Laufen Sie sich schlau

Vermutlich haben Sie schon davon gehört, dass es Ihren grauen Zellen guttut, Kilometer abzuspulen. Wenn Sie sich allerdings mit Hirnforschern und Neurowissenschaftlern unterhalten, werden die Ihnen zunächst sagen, dass die Forschung erst am Anfang steht. Die Erforschung der physiologischen Auswirkungen des Laufens auf das Gehirn steckt noch in den Kinderschuhen. Und obwohl erfinderische Wissenschaftler sich immer neue, geniale Experimente ausdenken, bleiben einige grundlegende Hürden bestehen. Zum Beispiel kann man in einem Kernspintomografen nicht laufen. Und man kann auch das Gehirn nicht aufschneiden, um nachzusehen, wie viele neue Zellen gebildet wurden.

Doch trotz all der Grenzen, die unserem Wissen gesetzt sind, haben die letzten Jahrzehnte eine Flut neuer Erkenntnisse hervorgebracht. Auch das, was wir heute schon über die Effekte des Laufens auf das Gehirn wissen, ist verblüffend genug.

Aktive Mäuse haben größere Gehirne

1999 machten Wissenschaftler am Salk Institute in Kalifornien eine erstaunliche Entdeckung: Mäuse, die Zugang zu Laufrädern hatten und sich entsprechend austoben konnten, entwickelten größere Gehirne und schnitten bei Gedächtnistests besser ab als ihre trägen Laborgefährten. Seitdem versuchen Wissenschaftler zu ergründen, wie und warum dasselbe auch beim Menschen passiert.

Laufen fördert Bildung neuer Nervenzellen

Laufen löst eine Reaktionskette in Körper und Gehirn aus: Der Blutfluss zum Denkapparat wird erhöht, das Netz der gehirnversorgenden Blutgefäße wächst und der Anteil bestimmter Hormone steigt. Doch der zentrale Prozess besteht darin, dass bestimmte Neuronen entstehen: neue Nervenzellen, die Bausteine des Gehirns. Noch bis vor wenigen Jahrzehnten ging man davon aus, dass dieser Prozess bei Erwachsenen überhaupt nicht mehr stattfindet. Inzwischen aber ist bekannt, dass dies sehr wohl der Fall sein kann – und durch körperliche Betätigung sogar begünstigt wird. Man konnte nachweisen, dass Bewegung die Produktion des Proteins BDNF (Brain-­Derived Neurotrophic Factor) ankurbelt, welches wiederum die Entstehung und den Fortbestand der empfindlichen neuen Neuronen unterstützt.

Laufen fördert Denkfunktion und räumliche Orientierung

Eine 2010 an der University of Illinois durchgeführte Untersuchung an neun­ bis zehnjährigen Kindern ergab, dass die Probanden mit höherem Fitnessniveau einen größeren Hippocampus aufwiesen. Dieses Gehirnareal ist wichtig für die Ausbildung des Gedächtnisses und die räumliche Orientierung; es gilt als besonders anfällig für altersbedingte Verfallserscheinungen oder neurodegenerative Erkrankungen. Bei Erinnerungsaufgaben schnitten die fitteren Kinder entsprechend besser ab. Es scheint also eine direkte Beziehung zwischen aerober Fitness und der Struktur und Leistung des präadoleszenten Gehirns zu geben.

Schnelle Erfolge für das Gehirn

Doch nicht nur das kindliche Gehirn profitiert von Bewegung, auch das von Erwachsenen. Untersuchungen zeigten, dass aerobe sportliche Betätigung das Erinnerungsvermö­gen, die Aufmerksamkeitsspanne, die Entscheidungsfindung und die Fähigkeit zum Multitasking verbessert. Vor allem aber ist es nie zu spät, damit anzufangen, denn die Erfolge stellen sich schnell ein: Eine Studie von 2015 belegte ein Wachstum des Hippocampus bereits nach sechs Wochen regelmäßiger sportlicher Betätigung.

Laufen als Prävention von Demenz

Laufen verbessert aber nicht nur die strukturelle Hardware unseres Gehirns. Es hat auch unmittelbare Auswirkungen auf die Gedächtnisbildung. So fand man heraus, dass körperliche Betätigung Fremdsprachenschülern hilft, sich Vokabeln besser zu merken. Auch gibt es viele Belege dafür, dass das Sporttreiben altersbedingten Verfallserscheinungen entgegenwirkt. So wurde festgestellt, dass aerobes Training die Größe des vorderen Hippocampus bei Senioren erhöht und das räumliche Gedächtnis verbessert. Selbst bei Erwachsenen mit degenerativen Erkrankungen wie Alzheimer verbessert Sport belegbar die Kognition.

Messbare Verbesserungen bei Ausdauersportlern

Als Teresa Liu-­Ambrose von der University of British Columbia in Kanada eine Untersuchung über die Auswirkungen von Ausdauersport und Widerstandstraining bei Frauen zwischen 70 und 80 Jahren durchführte, die bereits leichte kognitive Verfallserscheinungen aufwiesen, war sie von den Ergebnissen überrascht. Sie hatte bestenfalls eine Verlangsamung der Verschlechterung erwartet, doch „stattdessen stellten wir messbare Verbesserungen fest“, sagt sie. Beide aktive Gruppen schnitten bei Tests zum räumlichen Erinnerungsvermögen besser ab, die Ausdauersportler zeigten einen deutlicheren Fortschritt beim Sprachgedächtnis.

Gibt es das perfekte Laufpensum für das Gehirn?

Wie stark profitiert unser Gehirn nun genau von einer Steigerung unseres Laufpensums? Gibt es eine Schwelle, ab der keine zusätzlichen kognitiven Verbesserungen mehr erkennbar sind? „Tatsächlich wissen wir das nicht“, sagt Liu­-Ambrose. „Allerdings deutet alles darauf hin, dass es eine gewisse lineare Beziehung gibt. Je mehr Sie also tun, desto mehr profitieren Sie möglicherweise.“

Doch gibt es womöglich einen Punkt, an dem wir unsere grauen Zellen überlasten? „Ich habe mit Spitzensportlern zusammengearbeitet“, sagt Liu­-Ambrose, „und es gibt immer die Sorge, das Training so zu übertreiben, dass es sich zum Stressfaktor entwickelt. Was die Gesundheit des Gehirns angeht, wissen wir, dass ein multimodaler Lebensstil – regelmäßige sportliche Betätigung, genug erholsamer Schlaf, bewusste Ernährung und ein gutes Stressmanagement – zu empfehlen ist. Häufige Dosen an moderater sportlicher Betätigung dürften langfristig am besten sein. Um maximal zu profitieren, muss Sport zur lebenslangen Gewohnheit werden.“

Lässt Extremsport das Gehirn schrumpfen?

Ein Extrembeispiel: Im Jahr 2012 führten deutsche Wissenschaftler Kernspintomografien an den Gehirnen von Sportlern durch, die am Transeuropalauf teilnahmen – einem Rennen über 4487 Kilometer in 62 Tagen. Die Läufer verloren während dieses Rennens ziemlich viel Gewicht. Alarmierend war dabei, dass ihre Gehirne ebenfalls schrumpften, und zwar im Durchschnitt um sechs Prozent! Ziemlich dramatisch, wenn man bedenkt, dass im Alter ein Rückgang der Gehirnmasse von 0,2 Prozent pro Jahr normal ist. Glücklicherweise ging die Sache am Ende glimpflich aus: Acht Monate nach dem Rennen hatte sich die Gehirnmasse wieder normalisiert; bleibende Schäden waren nicht festzustellen.

Bewegung stärkt das Gehirn

Die Frage, wie lange genau oder wie viel Sie laufen müssen, um optimale Ergebnisse zu erzielen, ist noch nicht geklärt, Extreme sollten Sie aber vermutlich meiden. Einige Studien legen nahe, dass Sie noch nicht einmal Ihren Herzschlag erhöhen müssen, damit sich die körperliche Bewegung positiv auf Nervenzellen und -gewebe auswirkt. Andere Untersuchungen deuten auf eine dosisabhängige Beziehung hin: Je mehr Sie tun, desto stärker profitieren Sie. Das ist ein wichtiges Feld für künftige wissenschaftliche Untersuchungen, denn die meisten Studien haben sich bisher mit moderater aerober Bewegung befasst und nicht mit hochintensivem Training. In einem Punkt jedoch sind sich alle bisherigen Untersuchungen einig: Egal wie und wie viel Sie laufen, nicht nur Ihr Körper profitiert, sondern auch Ihr Gehirn.

Runner's High: Das Gehirn im Ruhemodus

Jeder Läufer hat vermutlich seine eigenen Erfahrungen mit dem sagenumwobenen Runner’s High. Für die einen ist es ein intensiver Moment der Euphorie, für die anderen ein von Zufriedenheit geprägtes, lang anhaltendes inneres Leuchten. Eine Erfahrung, die wohl viele Läufer selbst gemacht haben dürften, ist, dass sie bei einer längeren Strecke zwischenzeitlich völlig „weg“ waren, der Geist also ganz woanders war. Oder dass sich irgendein vermeintlich riesiges Problem im Hintergrund ganz von selbst löste. Dieser meditative Zustand ist keine Illusion. Die Wissenschaft hat ihm das großartig klingende Etikett „transiente Hypofrontalität“ verpasst. Der Gedanke dahinter ist im Wesentlichen dieser: Das Gehirn priorisiert die Bereiche, die es beim Laufen braucht, gegenüber jenen, die für ein analytisches Denken auf höchster Ebene gebraucht werden, wie der präfrontale Cortex. Letzterer schaltet dabei gewissermaßen in den Ruhemodus.

Studie der University of Arizona

Eine Untersuchung der University of Arizona hat ebenfalls interessante Belege für die „Abschaltwirkung“ des Laufens auf das Gehirn erbracht. Dabei wurden die Gehirne von studentischen Geländeläufern und Personen mit bewegungsarmem Lebensstil gescannt. „Wir haben Unterschiede bei der sogenannten funktionalen Konnektivität im Ruhezustand festgestellt“, sagt Professor David Raichlen. „Das betrifft Gehirnregionen, die gemeinsam aktiviert werden. Dies legt nahe, dass Läufer einige stärkere Vernetzungen aufweisen, insbesondere in Bereichen, die mit Dingen wie exekutiven kognitiven Funktionen wie Planung und Entscheidungsfindung zu tun haben.“

Entspannung für das Gehirn

Einige Bereiche im Läufergehirn wurden hingegen nicht mitaktiviert. Diese werden als „Standardnetzwerk“ bezeichnet und sind beim Nichtstun aktiv – wenn wir nur herumsitzen und Däumchen drehen und möglicherweise nervös werden oder Dinge überanalysieren. Ein überaktives Standardnetzwerk wird mit Depressionen in Verbindung gebracht. Das Runner’s High könnte also teilweise auf die erstaunliche Fähigkeit des Laufens zurückzuführen sein, uns von den Prozessen abzukoppeln, die normalerweise beim Analysieren bis ins kleinste Detail aktiv sind.

Neue Theorie zum Runner's High

Was die biochemischen und neurologischen Prozesse angeht, die dem Runner’s High zugrunde liegen, verfolgte man bis vor Kurzem die Theorie, dass diese Euphorie ausschließlich durch ein erhöhtes Endorphinniveau bedingt sei. Nach dieser Theorie wirkten die beim Laufen ausgeschütteten Endorphine – auch bekannt als „Glückshormone“ – wie eine Art Opioid. In den 80er-Jahren war festgestellt worden, dass Langstreckenlaufen das Endorphinniveau erhöht. Diese Zunahme ging mit einer positiven Stimmungsveränderung einher, weshalb man vermutete, dass Endorphine das Läuferhoch hervorrufen müssten.

Aber die Sache hatte einen Haken. Die Endorphine befanden sich zwar im Blut, doch gibt es beim Menschen eine Blut-Hirn-Schranke, die das Gehirn vom Blutkreislauf des Körpers trennt. So wird das zentrale Nervensystem vor potenziell giftigen Substanzen geschützt. Konnten es die Endorphine schaffen, diese Schranke dennoch zu überwinden? Bis vor Kurzem ließ sich dies nicht messen. Dann wurde Läufern in einer deutschen Studie eine leicht radioaktive Tracer-Verbindung injiziert, die darauf ausgelegt war, sich mit den Endorphin-Rezeptoren im Gehirn zu verbinden. Die Sportler wurden auf einen Zwei-Stunden-Lauf geschickt. Danach maß man mit einem 3-D-Radioaktivitätsdetektor die Menge der von bestimmten Gehirnbereichen absorbierten Endorphine. Tatsächlich waren im Gehirn „endogene Opioide“ anzutreffen, die eng mit dem Euphorie-Empfinden der Läufer korreliert waren.

 Endorphine: Wirkung und Entstehung

Verursachen cannabisähnliche Stoffe das Läuferhoch?

Damit schien die Sache klar. Doch dann geriet eine ganz andere Chemikaliengruppe in den Fokus: Endocannabinoide – Neurotransmitter, die an die Cannabinoid-Rezeptoren im Gehirn andocken. Die Effekte sind ähnlich denen von Cannabis, etwa Schmerzlinderung, Entspannung und Stressminderung. Doch anders als Endorphine haben Endocannabinoide keine Schwierigkeiten, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden.

Studie der Uni Heidelberg

Die Erforschung des Endocannabinoid-Systems steckt noch in den Kinderschuhen, doch eine Untersuchung der Uni Heidelberg ergab jüngst, dass Mäuse nach vermehrter Bewegung ein erhöhtes Endocannabinoid-Niveau aufwiesen. Die Nager waren weniger nervös, weniger schmerzanfällig und deutlich besser gelaunt. Wird das Läuferhoch nun also durch Endorphine oder Endocannabinoide verursacht?

Forschungen der Pennsylvania State University

Wissenschaftler der Pennsylvania State University analysierten dazu sogenannte MicroRNAs. Durch Betrachtung dieser Signalmoleküle konnten sie ermitteln, welche Gehirnbahnen während des Runner’s High aktiv waren. Steven Hicks, während seiner Studienzeit selbst aktiver Läufer, rekrutierte dazu eine Gruppe studentischer Läufer, die Symptome eines Runner’s High aufwiesen. Im Vergleich zu einer Kontrollgruppe ohne Runner’s High ergaben sich eindeutige Unterschiede. Sechs der untersuchten MicroRNAs wiesen signifikante Veränderungen auf. Einige davon waren mit den Opioid-Reaktionen auf Endorphine verknüpft, andere aber mit der Verarbeitung von Endocannabinoiden. Wieder andere entsprachen einem durch Medikamente wie Benzodiazepine ausgelösten Sedierungseffekt. Kurz: Alle Theorien schienen zuzutreffen. Das Läuferhoch unterscheidet sich bei verschiedenen Läufern offenbar in der Ursache wie in der Wirkung. Ob es überhaupt dazu kommt, hängt von vielen Faktoren wie Geschlecht, genetischem Profil, der Fitness und den eigenen Erwartungen ab

Runner's High: Das steckt dahinter

Sport auf Rezept?

Als Läufer sind wir natürlich froh, dass unser Hobby unseren grauen Zellen zugutekommt. Aber was ist mit denjenigen, die nicht laufen gehen können oder wollen? Könnte man vielleicht eines Tages eine Pille entwickeln, die nach ihrer Einnahme die positiven Auswirkungen von Sport auf das Gehirn nachstellt?

„Ich werde mich hier bei einer Idee von Professor Ted Garland von der University of California in Riverside bedienen“, sagt Raichlen. „In einem Artikel schreibt er, wir sollten eine Pille erfinden, die die Leute dazu bringt, Sport zu treiben. Vermutlich ließe sich eine Pille finden, die das System hier und da anstößt. Aber vom Sport profitieren praktisch alle Organsysteme. Statt Tabletten zu schlucken, sollten wir lieber Wege finden, dass Menschen sich sportlich betätigen. Nicht jeder muss Marathon laufen: Den größten Nutzen hat die Umstellung vom Nichtstun auf einen aktiven Lebensstil.“

Weitere Forschungen nötig

Trotz all der Dinge, die wir inzwischen über den Einfluss körperlicher Betätigung auf das Laufen wissen, gibt es immer noch viel zu entdecken. Für Raichlen ist die wichtigste Frage das Wie: „Werden wir je an den Punkt gelangen, wo wir auf molekularer Ebene verstehen, was passiert, wenn Leute Sport treiben, und wie dies das Gehirn beeinflusst? Das ist der heilige Gral.“

Bislang ist außerdem noch nicht bekannt, warum Menschen so unterschiedlich reagieren wie in Hicks’ Experiment. Wenn wir das herausbekommen, könnten wir Sport sehr viel individueller verschreiben“. Wir wissen, dass zwar jedes Organsystem, das vom Sport profitiert, dies auf eigene, komplexe Weise tut, aber das Bild ist in groben Zügen dasselbe. Raichlen erklärt:

„Ihr Herz­-Kreislauf-­System reagiert auf aerobes Training, weil Sie es beim Training ständig auffordern, sich zu verbessern. Also passt es sich an. Ihre Knochen und Muskeln tun dasselbe. Sie fordern sie auf, mit höheren Belastungen fertig zu werden, und Ihre Knochen und Muskeln passen sich an. Mit Ihrem Gehirn ist das nicht anders. Im Gesamtzusammenhang betrachtet, ist das immer derselbe Grundmechanismus, auch wenn er in jedem Organsystem anders abläuft.“

Es bleibt also viel Stoff zum Nachdenken für Ihren nächsten Trainingslauf.

21 andere Gründe, warum Laufen gesund ist