Die Vorteile körperlicher Aktivität für die Gesundheit sind allgemein anerkannt, und auch die positiven Auswirkungen auf die kognitiven Fähigkeiten werden immer besser verstanden. Es könnte jedoch Ausnahmen geben.
Bei der Untersuchung der Auswirkungen von Sport auf das Gedächtnis junger Erwachsener, die eine genetische Variation tragen, die das Alzheimer-Risiko erhöht, enthüllten Neurowissenschaftler der Universität Genf (UNIGE) in Zusammenarbeit mit den Universitätsspitälern Genf (HUG) und der Universität Lausanne (UNIL) ein schlechteres assoziatives Gedächtnis bei diesen Risikopersonen im Vergleich zu Personen ohne diese genetische Mutation.
Diese Entdeckungen, die in der Zeitschrift Cerebral Cortex veröffentlicht wurden, heben auch kompensatorische Mechanismen im Gehirn dieser jungen Erwachsenen hervor, die jedoch keine klinischen Symptome der Krankheit aufweisen.
Während körperlicher Anstrengung produziert der Körper kleine Moleküle, die Endocannabinoide, die ein Wohlgefühl auslösen und den Hippocampus aktivieren, eine Gehirnregion, die eine entscheidende Rolle für das Gedächtnis und die räumliche Navigation spielt. Die Neuronen in diesem Teil des Kortex sind übrigens die ersten, die bei der Entwicklung von Alzheimer degenerieren.
Kinga Igloi, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Gruppe von Sophie Schwartz, ordentliche Professorin am Departement für fundamentale Neurowissenschaften der Medizinischen Fakultät und des Geneva Neuroscience Center der UNIGE, untersucht die Auswirkungen von körperlicher Betätigung auf das Gedächtnis.
In einer früheren Studie hatte ihre Arbeit gezeigt, dass eine 30-minütige moderate Sporteinheit die Gedächtnisleistung verbessert.
In der aktuellen Studie wollten die Forscher und Forscherinnen wissen, ob die Vorteile des Sports auf das Gedächtnis auch bei jungen und gesunden Menschen vorhanden sind, die jedoch ein erhöhtes genetisches Risiko für die Entwicklung von Alzheimer haben. Diese Personen, etwa 20% der Bevölkerung, tragen eine Variante des APOE-Gens, die das Alzheimer-Risiko um das Drei- bis Zwölffache erhöht und, wenn die Krankheit auftritt, ihren Ausbruch um fast 15 Jahre vorverlegt (rund 68 Jahre im Vergleich zu 84 Jahren für Personen ohne diese Mutation).
Ein bemerkenswerter Unterschied in den Gedächtnistests
Die Wissenschaftler forderten 50 Personen im Alter von 18 bis 25 Jahren ohne kognitive Defizite auf, eine Aufgabe zur deklarativen Gedächtnisleistung zu absolvieren, die das Gedächtnis an persönliche Ereignisse (wen habe ich gestern getroffen) oder allgemeine Kenntnisse (welche Stadt ist die Hauptstadt der Schweiz) betrifft und vom Hippocampus abhängt.
Visualisierung der Aktivierung des Hippocampus durch MRT. Foto: UNIGE
Die Freiwilligen sollten Bilderserien lernen und anschließend entweder 30 Minuten lang bei moderater Geschwindigkeit auf einem Heimtrainer fahren oder sich 30 Minuten lang ausruhen. Schließlich wurde ihr Gedächtnis getestet, indem sie die Reihenfolge der gezeigten Bilder wiedergeben mussten.
Die Hälfte der Freiwilligen trug die Risikovariante des APOE-Gens, die andere Hälfte bildete die Kontrollgruppe. Während des Lernens und der Wiedergabephase wurden MRT-Aufnahmen des Gehirns gemacht, um die Intensität der Aktivierung des Hippocampus zu visualisieren. Außerdem wurden Blutproben entnommen, um die Endocannabinoidspiegel zu messen.
"Zu unserer Überraschung zeigte die Risikogruppe in dieser Gedächtnisaufgabe schlechtere Leistungen als die Kontrollgruppe, sowohl nach einer Radeleinheit als auch nach einer Ruhephase, im Gegensatz zur Kontrollgruppe", erklärt Kinga Igloi.
Eine zerebrale Überkompensation
Bei den Teilnehmern der Kontrollgruppe gingen die Leistungen nach körperlicher Betätigung mit einer erhöhten Aktivierung des Hippocampus - der Gehirnregion, die für das Gedächtnis entscheidend ist - und einem Anstieg des Endocannabinoidspiegels im Blut einher.
Bei den Risikopersonen hingegen zeigten die MRT-Hirnaktivitätsmessungen eine Hyperaktivierung der Hippocampus-Neuronen unter allen Testbedingungen. "Diese Beobachtung legt das Vorhandensein physiologischer Anpassungs- oder Kompensationsmechanismen nahe. Das Gehirn dieser Personen würde demnach stärker Bereiche des Hippocampus mobilisieren, um niedrigere oder ähnliche Gedächtnisleistungen wie die der Kontrollgruppe zu erzielen", erklärt Sophie Schwartz.
Die Wissenschaftler setzen ihre Verhaltens- und Hirnbildgebungsstudien fort, um zu verstehen, ob verschiedene Aufgaben, die andere Gedächtnisarten beanspruchen, ebenfalls eine neuronale Überkompensation bei Risikopersonen erfordern, selbst wenn sie jung sind.
"Obwohl unsere Ergebnisse auf das Fehlen sportlicher Effekte auf das Gedächtnis bei Risikopersonen hinweisen, sollten sie die vorteilhaften Auswirkungen körperlicher Betätigung auf die allgemeine synaptische Plastizität nicht in Frage stellen. Für jede Person, ob mit oder ohne Entwicklungsrisiko für Alzheimer, bleibt körperliche Betätigung ein Vorteil für die neuronale und kognitive Gesundheit ein Leben lang", so die Autoren abschließend.