8. November 1999
La Jolla, Kalifornien – Sollten Sie auf das Laufband gehen, bevor Sie Bücher lesen?
Eine neue Salk-Studie zeigt, dass körperliche Betätigung chemische Veränderungen im Gehirn auslöst, die das Lernen anregen – zumindest bei Mäusen. Zugehörige Arbeiten legen nahe, dass ähnliche Mechanismen auch beim Menschen funktionieren könnten.
Die Ergebnisse bauen auf früheren Arbeiten auf, die zeigen, dass Bewegung die Anzahl der Gehirnzellen im Hippocampus erhöht, dem Teil des Gehirns, der bekanntermaßen für Lernen und Gedächtnis von zentraler Bedeutung ist.
„Es blieb jedoch die Frage, ob die Hinzufügung von Neuronen mit einer erhöhten Gehirnfunktion korreliert“, sagte Salk-Professor Fred H. Gage, leitender Autor der Studie, die in der aktuellen Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Sciences erscheint. „Die neue Studie zeigt, dass sich zwei Maße der Gehirnaktivität verändern; eines verhaltensbezogen, das andere elektrophysiologisch.“
In der aktuellen Studie wurden Mäuse in zwei Gruppen aufgeteilt. Eine Gruppe wurde in Standardkäfigen gehalten und erhielt nur Futter und Wasser; Die zweite Gruppe hatte Zugang zu einem Laufrad.
„Wenn Mäuse die Gelegenheit dazu haben, lieben sie es zu rennen“, erklärte Henriette van Praag, Postdoktorandin bei Salk und Co-Erstautorin der Studie. „Die Mäuse in unserer Studie liefen durchschnittlich fünf Kilometer pro Nacht.“
Nach etwa sechs Wochen in den beiden Umgebungen wurden die Mäuse auf ihre Fähigkeit getestet, die Lage einer versteckten Plattform in einem Wasserlabyrinth zu erkennen. Die rennenden Mäuse lernten deutlich besser als ihre sitzenden Artgenossen.
„Es ist wichtig zu beachten, dass die Mäuse genetisch identisch waren“, sagte van Praag, „daher wissen wir, dass der beobachtete Unterschied auf die Unterschiede in ihrer Umgebung zurückzuführen ist.“
Die Gehirne beider Mäusegruppen wurden auf ihre Fähigkeit untersucht, langanhaltende und schnell wirkende Veränderungen in der Art und Weise, wie Zellen miteinander kommunizieren, zu durchlaufen, die als LTP (Langzeitpotenzierung) bezeichnet werden.
„LTP könnte die molekulare Grundlage dafür sein, wie Langzeitgedächtnisse initiiert werden“, sagte Salk-Professor Terrence Sejnowski, Mitautor der Studie. „Die Entdeckung, dass laufende Mäuse in der Lage sind, eine stärkere LTP aufrechtzuerhalten als sitzende Mäuse, könnte einer der Gründe dafür sein, dass sie leichter lernen.“
Beide Mäusegruppen erhielten einen Farbstoff, BrdU (Bromdeoxyuridin), der sich teilende Zellen markiert. Als ihre Gehirne auf neues Zellwachstum im Hippocampus untersucht wurden, hatten die Mäuse unterwegs mehr Zellen gebildet als ihre Wurfgeschwister.
„Wie von der vorherigen Arbeit erwartet, sahen wir eine reichliche Produktion neuer Zellen“, sagte Gage, „und vor allem konnten wir dieses Mal zeigen, dass es sich bei vielen dieser Zellen um Neuronen handelt, die Klasse, die darauf spezialisiert ist, Nachrichten durch das Gehirn zu übertragen.“
Welcher Zusammenhang besteht zwischen flinken Füßen und blühendem Gehirn?
Physiologen wissen, dass Bewegung den Steroidhormon- und Stressspiegel beeinflusst, daher untersuchte das Salk-Team den Corticosteronspiegel im Blut beider Mäusegruppen. Es wurden jedoch keine Unterschiede festgestellt.
Eine Studie, die Gages Gruppe im November 1998 in Zusammenarbeit mit schwedischen Kollegen am Salgrenska-Universitätskrankenhaus in Göteburg veröffentlichte, war die erste, die zeigte, dass erwachsene Menschen neue Gehirnzellen bilden, und widerlegte damit jahrelange Dogmen, die besagten, dass wir mit allen Gehirnzellen geboren werden, die wir haben Wir werden im Laufe unseres Lebens jemals Zellen haben und nur verlieren.
„Was ich am spannendsten finde“, fügt Gage hinzu, „ist, dass die Studien zusammengenommen darauf hindeuten, dass das Verhalten eines Menschen im Laufe seines Lebens die Struktur des Gehirns verändern kann und dass diese Veränderungen wiederum Einfluss darauf haben können, wie wir uns in unserer Umwelt verhalten.“
Co-Erstautor der Studie ist Brian R. Christie, Postdoktorand in Sejnowskis Labor. Die Studie mit dem Titel „Laufen verbessert die Neurogenese, das Lernen und die langfristige Potenzierung bei Mäusen“ wurde vom National Institute of Aging, dem National Institute of Neurological Disorders and Stroke, dem Lookout Fund, der Pasarow Foundation, der Hollfelder Foundation und dem unterstützt Amerikanische Paralyse-Vereinigung.
Das Salk Institute for Biological Studies mit Sitz in La Jolla, Kalifornien, ist eine unabhängige gemeinnützige Einrichtung, die sich grundlegenden Entdeckungen in den Biowissenschaften, der Verbesserung der menschlichen Gesundheit und den Bedingungen sowie der Ausbildung zukünftiger Generationen von Forschern widmet. Das Institut wurde 1960 von Jonas Salk, MD, mit einer Landspende der Stadt San Diego und der finanziellen Unterstützung der March of Dimes Birth Defects Foundation gegründet. Webseite: https://www.salk.edu
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