Im Februar 2011 haben Wissenschaftler die Ergebnisse eines einjährigen Experiments mit Menschen veröffentlicht. Das Team unter der Leitung des US-Psychologen Arthur Kramer rekrutierte 120 Teilnehmer, welche am Beginn des Experiments durchschnittlich 66 Jahre alt und körperlich sowie geistig gesund waren. Zunächst unterzogen die Forscher die Probanden einem Hirnscan und teilten sie anschließend zufällig in zwei Gruppen ein.

Während des folgenden Jahres nahm eine Gruppe dreimal wöchentlich an 45-minütigen Walking-Sitzungen teil, während die andere Gruppe sich mit Balance-, Yoga- und Dehnübungen beschäftigte. Nach dieser Zeit führten die Fachleute einen weiteren MRT-Scan durch, um die Veränderungen im Gehirn der Teilnehmer zu beurteilen. Die Ergebnisse zeigten signifikante Unterschiede: Der Hippocampus, eine wichtige Hirnstruktur, war in der Walking-Gruppe im Durchschnitt um etwa zwei Prozent gewachsen, während er in der anderen Gruppe durchschnittlich um 1,4 Prozent an Volumen verloren hatte.

Der Hippocampus spielt eine zentrale Rolle im Erinnerungsvermögen, da er unter anderem dafür verantwortlich ist, dass neu erlernte Informationen ins Langzeitgedächtnis überführt werden. Normalerweise verkleinert sich der Hippocampus im Alter, was vermutlich mit der zunehmenden Vergesslichkeit der meisten Menschen zusammenhängt. Regelmäßige Bewegung kann jedoch diese Schrumpfung nicht nur aufhalten, sondern sogar umkehren. Teilnehmer der Walking-Gruppe, deren Hippocampus gewachsen war, erzielten außerdem bessere Ergebnisse in Gedächtnistests.

Diese Beobachtungen sind nicht isoliert. Im Jahr 2025 veröffentlichten australische und amerikanische Wissenschaftler eine Zusammenfassung von Ergebnissen aus 133 Übersichtsarbeiten, die auf experimentellen Daten von fast 260.000 Probanden basierten. Das Ergebnis: Sport hat positive Auswirkungen auf das Gedächtnis und fördert die geistige Leistungsfähigkeit sowie die sogenannten Exekutivfunktionen. Diese Funktionen sind entscheidend für das Verfolgen unserer Ziele, wie beispielsweise das Zähneputzen am Morgen.

Myokine: Fitness fürs Gehirn

Bewegung stärkt nicht nur den Körper, sondern auch den Geist, was gut belegt ist. Die genauen biologischen Mechanismen sind jedoch noch nicht vollständig verstanden. Es zeigt sich zunehmend, dass bestimmte Moleküle, die von den Muskeln gebildet werden, hierbei eine wesentliche Rolle spielen. 2003 führte die dänische Wissenschaftlerin Bente Klarlund Pedersen den Begriff „Myokine“ ein, um diese Substanzen zu beschreiben. Ihre Forschungen zeigten, dass Skelettmuskeln das Protein Interleukin-6 (IL-6) produzieren, wenn sie kontrahieren. In der Folge kann die IL-6-Menge im Blut je nach Intensität der Bewegung um das Hundertfache ansteigen und innerhalb weniger Stunden wieder auf ihr ursprüngliches Niveau zurückgehen.

Über die Rolle von Myokinen ist mittlerweile viel bekannt. Beachte Zunner von der Universität Bayreuth erklärte, dass mehr als 600 verschiedene Myokine bekannt sind. Oft ist jedoch unklar, welche spezifischen Prozesse sie im Körper beeinflussen.

Die Rolle von IL-6 und anderen Myokinen

Il-6 ist gut erforscht. Es ist bekannt, dass sein Anstieg nach dem Training Entzündungsreaktionen hemmt und Muskelzellen hilft, Energie aufzunehmen. Das Gehirn reagiert auf IL-6, wie Versuche mit Mäusen zeigten: Hier konnte IL-6 den Appetit zügeln, jedoch gibt es bislang keine nachgewiesene Wirkung auf die kognitive Leistungsfähigkeit. Es gibt jedoch mehrere Myokine, die die positiven Effekte des Sports auf die Hirnfunktion fördern dürften, indem sie direkt oder indirekt den Hippocampus ansprechen.

Der Hippocampus selbst ermöglicht es im Gyrus dentatus, auch bei Erwachsenen noch neue Nervenzellen zu bilden. Henriette van Praag von der Florida Atlantic University stellte fest, dass Mäuse, die mehrere Wochen lang in einem Laufrad liefen, im Vergleich zu einer Kontrollgruppe eine Verdopplung der neuen Nervenzellen aufwiesen. Diese Zunahme könnte auch die Vergrößerung des Hippocampus im Walking-Experiment erklären.

Zusammenhang zwischen Bewegung und Gehirnwachstum

Die genauen Mechanismen, wie Bewegung dieses Wachstum auslöst, wurden lange Zeit nicht klar verstanden. Es wird jedoch angenommen, dass das Molekül Cathepsin B hierbei eine Schlüsselrolle spielt. Van Praag und ihr Team entdeckten erstmals 2016 Cathepsin B im Blutplasma aktiver Mäuse. Diese Substanz stammt aus der Muskulatur und stellt somit ein Myokin dar. In Experimenten mit Nervenzellen aus dem Hippocampus von Mäusen zeigte sich, dass das Myokin die Expression eines Gens erhöhte, das für das Protein BDNF kodiert.

Wachstum von Nervenzellen anregen

BDNF steht für „Brain-Derived Neurotrophic Factor“ und ist ein bekannter Nervenwachstumsfaktor, der neu entstandenen Neuronen hilft, in Nervenzell-Netzwerke integriert zu werden und das Wachstum der Dendriten und Axone unterstützt. In Versuchen wurde festgestellt, dass Cathepsin B für das Gedächtnis von Mäusen entscheidend ist. Mäuse, die keinen Cathepsin B produzierten, erbrachten bei Gedächtnistests schlechtere Leistungen als die anderen.

Ein weiteres experimentelles Setting zeigte, dass Teilnehmer, die vier Monate lang auf einem Laufband trainierten, eine erhöhte Cathepsin-B-Konzentration in ihrem Blut aufwiesen. Je mehr Cathepsin B im Blut vorhanden war, desto bessere Ergebnisse erzielten sie in Gedächtnistests.

Die Rolle von Laktat und Irisin

Ein weiteres wichtiges Myokin, das den BDNF-Spiegel beeinflussen könnte, ist Laktat. Dieses kleine Molekül entsteht, wenn Muskeln Energie auf anaerobe Weise gewinnen. Laktat kann die Blut-Hirn-Schranke passieren und ist als Nervennahrung begehrt. Es fördert die BDNF-Synthese und wird derzeit intensiv erforscht, um seine therapeutische Anwendung zu evaluieren.

Irisin, ein weiteres Myokin, das in der Alzheimer-Forschung Beachtung findet, könnte ebenfalls die BDNF-Produktion im Hippocampus stimulieren. Experimente mit Mäusen, denen das Irisin-Gen injiziert wurde, verbesserten deren Gedächtnisleistung erheblich. Regelmäßige Bewegung kann auch das Risiko einer Demenz signifikant reduzieren.

Hoffnungen auf genetische Therapien

Zukünftige Gentherapien, die die Irisin-Produktion optimieren, könnten möglicherweise den geistigen Abbau aufhalten. Studien deuten darauf hin, dass Bewegung nicht nur die körperliche Fitness sondern auch die Stimmung verbessert. Regelmäßiger Sport zeigt sich als effektive Maßnahme gegen Depressionen. Aufgrund von Botenstoffen, die von unseren Muskeln freigesetzt werden, kann Sport das Neurotoxin Kynurenin abbauen, was sich positiv auf die Stimmung auswirkt.

Die Erkenntnis, dass eine Sport- und Bewegungstherapie nahezu universelle Vorteile für die psychische Gesundheit hat, ist unumstritten. Es wird empfohlen, zwischen Ausdauer- und Krafttraining zu variieren, um die besten Ergebnisse für Gehirn und Körper zu erzielen.

Insgesamt zeigt die Forschung, dass körperliche Aktivität nicht nur den Körper stärk, sondern auch das Gehirn positiv beeinflusst. Die Entdeckung der Myokine hat das Potenzial, therapeutische Ansätze zur Verbesserung der Hirngesundheit zu entwickeln.