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Auswirkungen von Übungen auf das Gedächtnis

Bezug

Heisz J., Clark I., Bonin K. et al. Die Auswirkungen von körperlicher Bewegung und kognitivem Training auf das Gedächtnis und neurotrophe Faktoren. J Cogn Neurosci. 2017;29(11):1895-1907.

Zielsetzung

Untersuchung der Auswirkungen von Bewegungstraining im Vergleich zu kombiniertem Bewegungs- und kognitivem Training, um festzustellen, ob es synergistische Effekte auf das Gedächtnis beim Menschen gibt. Neurotrophe Faktoren, die das Überleben und die Funktion von Hippocampuszellen unterstützen, wurden ebenfalls gemessen, um mögliche Mechanismen für beobachtete Gedächtnisveränderungen zu vermuten.

Entwurf

Nicht randomisierte Interventionsstudie

Teilnehmer

95 gesunde junge Erwachsene im Alter von 17 bis 30 Jahren (58 Frauen, 37 Männer), die zu Studienbeginn weniger als oder gleich 1 Stunde pro Woche intensiv trainierten

Intervention

Die Teilnehmer absolvierten 6 Wochen entweder körperliches Training, kombiniertes körperliches und kognitives Training oder kein Training (Kontrolle). Das Bewegungstraining bestand aus 20 Minuten hochintensivem Intervalltraining ungefähr dreimal pro Woche für 6 Wochen (durchschnittliche Anzahl von Trainingseinheiten für die Trainingsgruppe: 17 ± 1 SD). Das kognitive Training bestand aus 20 Minuten Training mit einer computergestützten Version der Konzentrationsgedächtnisaufgabe etwa 3 mal pro Woche für 6 Wochen.

Studienparameter bewertet

  • Spitzensauerstoffverbrauch (VO2 Peak), um zu beweisen, dass körperliches Training die aerobe Fitness verbessert.
  • Kirwan und Starks Mnemonic Similarity Task (MST) zum Testen der Gedächtnisfunktion. Der MST testet das Gedächtnis von Bildern von Alltagsgegenständen, insbesondere das Hochinterferenzgedächtnis und die allgemeine Wiedererkennung. Ein hohes Interferenzgedächtnis wurde als voreingenommene Fähigkeit definiert, Köderartikel korrekt als „ähnlich“ zu identifizieren, und allgemeine Wiedererkennung wurde als voreingenommene Fähigkeit definiert, eine Wiederholung korrekt als „alt“ zu identifizieren.

Primäre Ergebnismessungen

  • Maximaler Sauerstoffverbrauch am Ende der 6-wöchigen Übungsintervention; Teilnehmer mit VO2 Peak > 4,6 ml/kg/min wurden als High-Responder und solche mit VO angesehen2 Peaks < 4,6 ml/kg/min wurden als Low-Responder betrachtet.
  • Verbesserung bei hochinterferenten und allgemeinen Erkennungsgedächtnisaufgaben von der Grundlinie bis zum Ende der 6-wöchigen Übungsintervention
  • Veränderung der Serumspiegel von BDNF und IGF-1 vom Ausgangswert bis zum Ende der 6-wöchigen Intervention

Wichtige Erkenntnisse

  • Sowohl die reine Übungsgruppe als auch die kombinierte Übungs- und kognitive Trainingsgruppe hatten eine bessere High-Interferenz-Gedächtnisleistung als die Kontrollgruppe (P<0,05).
  • Die BDNF- und IGF-1-Serumspiegel stiegen gegenüber dem Ausgangswert bei Personen signifikant an, die eine größere aerobe Anpassung an das körperliche Training zeigten (d. h. High-Responder; P<0,05).
  • High-Response auf Bewegung, die auch kognitives Training erhielten, hatten eine bessere High-Interferenz-Gedächtnisleistung als diejenigen in der Nur-Übungs-Gruppe (P=0,037).

Implikationen üben

Körperliche Aktivität ist sowohl in Tier- als auch in Menschenmodellen mit Verbesserungen der kognitiven Funktion verbunden. Beim Menschen sind ein aktiver Lebensstil und kardiovaskuläre Fitness mit einer besseren kognitiven Funktion im Alter verbunden.1 Andere Querschnittsstudien haben herausgefunden, dass aerobe Fitness eine bessere Gedächtnisleistung bei Aufgaben mit verzögerter freier Erinnerung vorhersagt,2 relationales Gedächtnis,3 und räumliches Lernen.4

Allerdings haben nur wenige Studien die kombinierten Wirkungen von Bewegung und kognitivem Training beim Menschen untersucht, und diese waren auf ältere erwachsene Bevölkerungsgruppen beschränkt.5,6

Vielleicht sollte die Frage in Bezug auf Bewegung lauten: „Welche Art, Intensität und Häufigkeit ist ideal, um das Gedächtnis zu verbessern?“

Tiermodelle haben herausgefunden, dass Bewegung die Proliferation neuer Neuronen im Gyrus dentatus des Hippocampus fördert, während kognitives Training das Überleben und die Integration dieser neuen Neuronen innerhalb des Netzwerks fördert. Der Hippocampus ist hauptsächlich mit dem Gedächtnis verbunden, insbesondere mit der Bildung und dem Abruf von Erinnerungen an komplexe Ereignisse und Episoden.7 Im Gegensatz dazu bezieht sich der Gyrus dentatus auf die feineren Details des Gedächtnisses; Insbesondere spielt es eine wichtige Rolle bei der Auflösung von Interferenzen zwischen sehr ähnlichen Kontexten.

Diese Studie untersucht die Auswirkungen von Bewegungstraining im Vergleich zu kombiniertem Bewegungs- und kognitivem Training, um festzustellen, ob es bei jungen Erwachsenen synergistische Effekte auf das Gedächtnis gibt. Diese Studie bewertete auch den Einfluss des Trainings auf die aerobe Fitness und die neurotrophen Serumfaktoren BDNF und IGF-1.

Studien haben gezeigt, dass Assoziationen zwischen höherer aerober Fitness und besserer Gedächtnisleistung durch eine Erhöhung der neurotrophen Faktoren verstärkt werden können. IGF-1 und BDNF sind beide dafür bekannt, die Neurogenese und Plastizität durch ähnliche Signalwege zu beeinflussen.8 Der aus dem Gehirn stammende neurotrophe Faktor hilft dem Gehirn, neue Verbindungen aufzubauen, fehlerhafte Gehirnzellen zu reparieren und gesunde Gehirnzellen zu schützen. Es wurde auch nachgewiesen, dass es die synaptische Plastizität reguliert, die für ein hohes Interferenzgedächtnis unerlässlich ist.9 Darüber hinaus wird IGF-1 – ein bekannter starker Stimulus für die Angiogenese – durch Bewegung erhöht und es wird angenommen, dass es als vorgeschalteter Mediator wirkt, um die Produktion von BDNF im Hippocampus zu erhöhen.7

Die Autoren fanden heraus, dass die High-Responder auf Bewegung in der kombinierten Trainingsgruppe eine bessere High-Interference-Gedächtnisleistung aufwiesen als High-Responder auf Bewegung, die nur ein Übungstraining erhielten. Darüber hinaus hatten High-Responder auch höhere BDNF- und IGF-1-Spiegel. Daher schlagen die Autoren vor, dass ein zusätzlicher Vorteil des Gedächtnisses durch kognitives Training die Verfügbarkeit von neurotrophen Faktoren erfordern könnte. Dies ist jedoch mit Vorsicht zu interpretieren. In der Studie wurde festgestellt, dass die Serumspiegel der neurotrophen Faktoren BDNF und IGF-1 nicht durch körperliche Betätigung oder kombinierte Interventionen auf Gruppenebene beeinflusst wurden. Dies steht im Gegensatz zu Daten in früheren Tiermodellen.10-12

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Potenzial für synergistische Effekte der Kombination von Bewegung und kognitivem Training von aeroben Fitnessgewinnen und der Verfügbarkeit zur Produktion neurotropher Faktoren abhängen kann.

Obwohl diese Studie die Bedeutung aerober Fitnessanpassungen hervorhebt, ist dies nur eine der vielen verschiedenen physiologischen Anpassungen, die während des Trainings stattfinden und zu den Auswirkungen auf das Gedächtnis beitragen könnten. Vielleicht sollte die Frage in Bezug auf Bewegung lauten: „Welche Art, Intensität und Häufigkeit ist ideal, um das Gedächtnis zu verbessern? insbesondere die Fähigkeit, neurotrophe Faktoren zu produzieren.

  1. Colcombe SJ, Kramer AF, Erickson KI, et al. Herz-Kreislauf-Fitness, kortikale Plastizität und Alterung. Proc Natl Acad Sci USA. 2004;101(9):3316-3321.
  2. Pereira AC, Huddleston DE, Brickman AM, et al. Ein In-vivo-Korrelat der belastungsinduzierten Neurogenese im erwachsenen Gyrus dentatus. Proc der Natl Acad of Sci USA. 2007;104(13):5638-5643.
  3. Monti JM, Hillman CH, Cohen NJ. Aerobe Fitness verbessert das Beziehungsgedächtnis bei vorpubertären Kindern: die randomisierte Kontrollstudie FITKids. Hippocampus. 2012;22(9):1876-1882.
  4. Holzschneider K, Wolbers T, Röder B, Hötting K. Kardiovaskuläre Fitness moduliert die mit räumlichem Lernen verbundene Gehirnaktivierung. Neurobild. 2012;59(3):3003-3014.
  5. T. Ngandu, J. Lehtisalo, A. Solomon et al. Eine 2-jährige Multidomänen-Intervention von Ernährung, Bewegung, kognitivem Training und Überwachung des vaskulären Risikos im Vergleich zur Kontrolle zur Verhinderung des kognitiven Rückgangs bei gefährdeten älteren Menschen (FINGER): eine randomisierte kontrollierte Studie. Lanzette. 2015;385(9984):2255-2263.
  6. Law LL, Barnett F, Yau MK, Grey MA. Auswirkungen kombinierter kognitiver und körperlicher Interventionen auf die Kognition bei älteren Erwachsenen mit und ohne kognitive Beeinträchtigung: eine systematische Überprüfung. Alterung Res Rev. 2014:15:61-75.
  7. Olsen RK, Moses SN, Riggs L, Ryan JD. Der Hippocampus unterstützt mehrere kognitive Prozesse durch relationale Bindung und Vergleich. Frontsummen Neurosci. 2012;6:146.
  8. Cotman CW, Berchtold NC, Christie LA. Bewegung fördert die Gesundheit des Gehirns: Schlüsselrollen von Wachstumsfaktorkaskaden und Entzündungen. Trends Neurosci. 2007;30(9):464-472.
  9. [VaynmanSYingZGomez-PinillaFHippocampalBDNFvermitteltdieWirksamkeitvonÜbungenaufsynaptischePlastizitätundKognition[VaynmanSYingZGomez-PinillaFHippocampalBDNFmediatestheefficacyofexerciseonsynapticplasticityandcognitionEur J Neurosci. 2004;20(10):2580-2590.
  10. Ding Y, Li J, Luan X, et al. Die körperliche Vorkonditionierung reduziert Hirnschäden bei ischämischen Ratten, die mit regionaler Angiogenese und zellulärer Überexpression von Neurotrophin verbunden sein können. Neurowissenschaft. 2004;124(3):583-591.
  11. Neeper SA, Gómez-Pinilla F, Choi J, Cotman CW. Körperliche Aktivität erhöht die mRNA für den aus dem Gehirn stammenden neurotrophen Faktor und den Nervenwachstumsfaktor im Rattengehirn. Gehirnres. 1996;726(1-2):49-56.
  12. Rasmussen, P., Brassard, P., Adser, H., et al. Hinweise auf eine Freisetzung von aus dem Gehirn stammenden neurotrophen Faktoren aus dem Gehirn während des Trainings. Exp Physiol. 2009;94(10):1062-1069.

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