Neurogenese: Sport stärkt Fähigkeiten durch neue Nervenfasern
© Susanne Wolf/Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (Ausschnitt)
Seit Längerem erweist sich, dass Sport positiv auf die Gesundheit wirkt: Regelmäßiges Ausdauertraining verbessert etwa das Gedächtnis und die Stimmung; im Gehirn steigert sich währenddessen die Durchblutung, es entstehen neue neuronale Verknüpfungen, ganze neue Nervenzellen und verschiedene Botenstoffe und Wachstumsfaktoren werden in veränderten Mengen produziert. Weniger gut verstehen Neurologen, wie genau und welche dieser Veränderungen zu verbesserten Leistungen führen. Henriette van Praag vom National Institute on Aging und ihre Kollegen vermuten nach Untersuchungen an dauerlaufenden Mäusen nun, dass vor allem ein Ausbau der Nervennetze in den auf die erlernten Fähigkeiten spezialisierten Hirnarealen dafür verantwortlich ist, dass sich die Leistung des Gehirns verbessert.
Die Wissenschaftler haben ältere und jüngere Versuchsnager untersucht, die ohne Zwang täglich stundenlang in Laufrädern trainiert hatten. Über eine längere Spanne testeten van Praag und Kollegen dann die Fähigkeit der Nager, in Belohnungsexperimenten zu erlernen, zwischen zwei nahe nebeneinanderliegenden optischen Markierungen zu unterscheiden. Zugleich analysierten sie die Entwicklungen im Gyrus dentatus der Tiere, in dem genau solche Differenzierungsleistungen verarbeitet werden.
Der Gyrus, ein Teil des Hippocampus, ist als Ort der Neurogenese bekannt, also der Bildung neuer Nervenzellen auch bei Erwachsenen, und besorgt die ersten Verarbeitungsschritte für einlaufende Umweltsignale im Hippocampus. Die so genannten Körnerzellen des Gyrus leiten gängigen Theorien zufolge Signale dann an Nervenareale wie die CA1- und CA3-Region weiter, wo Gedächtnisinhalte kodiert und Muster nach gespeicherten Rastern vervollständigt werden.
Wie sich zeigte, lernten nur die ausdauertrainierten Tiere in den Versuchen immer besser, zwei optische Reize zu trennen. Im gleichen Maß wie die Leistungssteigerung einzelner Nager bildeten sich dabei in ihrem Gyrus neue Zellen in der Körnerschicht des Gyrus dentatus – also dort, wo die verbesserte Leistung der Mäuse nach gängigen Hirnmodellen und Experimenten tatsächlich beginnt.
Bei alten Tieren wirkte das Ausdauertraining allerdings nicht ebenso gut. Zwar verbesserten die Tiere ihre Fähigkeiten sporadisch bei leichteren Aufgaben, gleichzeitig aber bildeten sich keine Neurone. Dies liege offenbar daran, dass bei den Nagersenioren kaum noch Basalzellen im Inneren des Gyrus enstehen, die dann zu Nerven heranwachsen könnten, spekulieren van Praag und Co. Womöglich spiele aber auch eine Rolle, dass die älteren Tiere zudem auch keine neuen Gefäße in den Hirnbereichen bildeten. Eine verbesserte Blutversorgung könnte neben der spezifischen Neurogenese eine weitere Voraussetzung für die Verbesserung der Leistungen sein, so die Forscher. Die durchblutungsförderde Wirkung von Sport war schon früher als Grund für seine positiven gesundheitlichen Folgen vermutet worden. (jo)
Die Wissenschaftler haben ältere und jüngere Versuchsnager untersucht, die ohne Zwang täglich stundenlang in Laufrädern trainiert hatten. Über eine längere Spanne testeten van Praag und Kollegen dann die Fähigkeit der Nager, in Belohnungsexperimenten zu erlernen, zwischen zwei nahe nebeneinanderliegenden optischen Markierungen zu unterscheiden. Zugleich analysierten sie die Entwicklungen im Gyrus dentatus der Tiere, in dem genau solche Differenzierungsleistungen verarbeitet werden.
Der Gyrus, ein Teil des Hippocampus, ist als Ort der Neurogenese bekannt, also der Bildung neuer Nervenzellen auch bei Erwachsenen, und besorgt die ersten Verarbeitungsschritte für einlaufende Umweltsignale im Hippocampus. Die so genannten Körnerzellen des Gyrus leiten gängigen Theorien zufolge Signale dann an Nervenareale wie die CA1- und CA3-Region weiter, wo Gedächtnisinhalte kodiert und Muster nach gespeicherten Rastern vervollständigt werden.
Wie sich zeigte, lernten nur die ausdauertrainierten Tiere in den Versuchen immer besser, zwei optische Reize zu trennen. Im gleichen Maß wie die Leistungssteigerung einzelner Nager bildeten sich dabei in ihrem Gyrus neue Zellen in der Körnerschicht des Gyrus dentatus – also dort, wo die verbesserte Leistung der Mäuse nach gängigen Hirnmodellen und Experimenten tatsächlich beginnt.
Bei alten Tieren wirkte das Ausdauertraining allerdings nicht ebenso gut. Zwar verbesserten die Tiere ihre Fähigkeiten sporadisch bei leichteren Aufgaben, gleichzeitig aber bildeten sich keine Neurone. Dies liege offenbar daran, dass bei den Nagersenioren kaum noch Basalzellen im Inneren des Gyrus enstehen, die dann zu Nerven heranwachsen könnten, spekulieren van Praag und Co. Womöglich spiele aber auch eine Rolle, dass die älteren Tiere zudem auch keine neuen Gefäße in den Hirnbereichen bildeten. Eine verbesserte Blutversorgung könnte neben der spezifischen Neurogenese eine weitere Voraussetzung für die Verbesserung der Leistungen sein, so die Forscher. Die durchblutungsförderde Wirkung von Sport war schon früher als Grund für seine positiven gesundheitlichen Folgen vermutet worden. (jo)
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