In einer in Deutschland durchgeführten 10-wöchigen Studie wurden die Lernleistung und die Aktivität des Immunsystems von Personen, die Herz-Kreislauf-Übungen (Radfahren) machten, mit einer Kontrollgruppe (Dehnübungen) verglichen. Die Ergebnisse zeigten keinen signifikanten Unterschied in der Lernleistung zwischen den beiden Gruppen. Allerdings zeigten diejenigen in der Herz-Kreislauf-Gruppe, die eine höhere Lernleistung zeigten, nach ihren Trainingseinheiten auch eine stärkere Immunantwort.
Die in Biological Psychology veröffentlichte Studie legt nahe, dass das Immunsystem eine zentrale Rolle bei der Förderung der positiven Auswirkungen von Bewegung auf die Gehirnfunktion spielen könnte.
Kognitive und Lernfähigkeiten nehmen mit zunehmendem Alter tendenziell ab. Da die durchschnittliche Lebenserwartung in der modernen Gesellschaft steigt, gibt es immer mehr Menschen, die ernsthaft von diesem altersbedingten kognitiven Rückgang betroffen sind. Dies hat Wissenschaftler dazu veranlasst, nach Möglichkeiten zu suchen, wie die kognitiven Funktionen verbessert und der altersbedingte kognitive Verfall verlangsamt werden können.
Studien haben gezeigt, dass körperliche Bewegung hilfreich sein könnte. Dabei handelt es sich um einen Lebensstilfaktor, der sich oft relativ leicht ändern lässt, und Untersuchungen zeigen, dass körperliche Aktivität in einem jüngeren Alter mit einem geringeren Risiko für die Entwicklung von Demenz und kognitiven Beeinträchtigungen im späteren Leben verbunden ist. Darüber hinaus ergaben Studien an Nagetieren, dass körperliche Aktivität das Lernen und das Gedächtnis (von Nagetieren) verbessert. Dies ging mit einer erhöhten Neuroplastizität in Gehirnbereichen einher, die mit dem Gedächtnis zusammenhängen. Neuroplastizität ist die Fähigkeit des Gehirns, sich durch die Bildung neuer neuronaler Verbindungen neu zu organisieren und anzupassen, was Lernen, Gedächtnis und Erholung von Verletzungen ermöglicht.
Laura A. Kuhne von der Universität Hamburg, die Hauptautorin der Studie, und ihre Kollegen wollten herausfinden, ob wiederholtes Herz-Kreislauf-Training nach dem Lernen das Lernen und das Gedächtnis im Vergleich zu nicht-kardiovaskulärem Training verbessern kann. Herz-Kreislauf-Übungen, allgemein bekannt als Cardio- oder Aerobic-Übungen, erhöhen die Herzfrequenz und die Atmung. Viele Experten befürworten diese Übungen aufgrund ihrer Vorteile für das Herz-Kreislauf-System. Um dies zu testen, führten die Forscher ein Experiment durch.
An der Studie nahmen 52 Einwohner aus Hamburg teil, die über Flyer rekrutiert wurden. Das Durchschnittsalter der Teilnehmer lag bei 27 Jahren und lag zwischen 20 und 40 Jahren, wobei 40 Jahre weiblich waren. Jeder Teilnehmer erhielt 100 EUR für die Teilnahme an allen Schulungssitzungen und zusätzlich 8 EUR/Stunde oder Kursguthaben (für Studierende) während der Beurteilungen. Insgesamt verdienten die Teilnehmer für ihr Engagement zwischen 152 und 212 Euro.
Die Teilnehmer wurden zufällig in zwei Gruppen aufgeteilt. Über zehn aufeinanderfolgende Wochen hinweg besuchten beide Gruppen wöchentlich zwei individuelle Trainingseinheiten. Die erste Sitzung bestand nur aus Übungen. In den darauffolgenden 18 Sitzungen begannen die Teilnehmer mit einer 21-minütigen Vokabellernaufgabe, gefolgt von 45–55 Minuten körperlicher Betätigung.
Die Vokabelaufgabe umfasste das Erlernen von Assoziationen zwischen bestimmten Bildern und Pseudowörtern (erfundenen Wörtern). Im Verlauf der Sitzungen wurde von den Teilnehmern erwartet, dass sie zunehmend die richtigen Bild-Pseudowort-Paare identifizieren und falsche Paarungen erkennen. Nach dem Lernen machte eine Gruppe Herz-Kreislauf-Übungen und radelte auf einem Ergometer, während die andere Gruppe Dehnübungen durchführte. Es überrascht nicht, dass die Radsportübungen zu deutlich höheren Herzfrequenzen führten als die Dehnübungen.
Nach der letzten Lernsitzung und einem einmonatigen Follow-up wurden die Teilnehmer hinsichtlich ihrer Pseudowortspeicherung beurteilt. Zu Beginn und am Ende jeder Sitzung wurden den Teilnehmern Blutproben entnommen.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Gruppe mit Herz-Kreislauf-Training (Radfahren) ihre kardiovaskuläre Fitness im Vergleich zur Gruppe ohne Herz-Kreislauf-Training (Stretching) verbesserte. Die durchschnittlichen Lernergebnisse waren jedoch zwischen den beiden Gruppen vergleichbar.
Blutprobenanalysen ergaben nach dem Training erhöhte Interleukin-6-Spiegel in der Fahrradgruppe, die in der Dehngruppe nicht vorhanden waren. Interleukin-6 ist ein Molekül, das vom Immunsystem als Reaktion auf Infektionen und Verletzungen produziert wird.
Die Spiegel des Interleukin-1-Rezeptorantagonisten und von Interleukin-4, zwei weiteren Immunmolekülen, verringerten sich in der Dehnungsgruppe, blieben jedoch in der Fahrradgruppe unverändert. Weitere Auswertungen zeigten, dass Radfahrer, die während einer Sitzung mehr lernten, auch einen höheren Anstieg der Interleukin-6- und Interleukin-1-Rezeptor-Antagonisten-Spiegel verzeichneten.
„Diese Ergebnisse legen nahe, dass das Immunsystem als Vermittler der durch körperliche Betätigung verursachten kognitiven Vorteile fungieren könnte“, schlussfolgerten die Autoren der Studie.
Die Studie leistet einen wertvollen Beitrag zum wissenschaftlichen Verständnis der Zusammenhänge zwischen Immunreaktionen, Lernen und Bewegung. Es ist jedoch zu beachten, dass die Stichprobe der Studie klein war, hauptsächlich aus jungen Menschen bestand und die meisten Teilnehmer weiblich waren. Ergebnisse bei größeren Stichproben und anderen demografischen Gruppen führen möglicherweise nicht zu gleichen Ergebnissen.
Die Studie „Herz-Kreislauf-Training, Lernen, Gedächtnis und Zytokine: Ergebnisse einer zehnwöchigen randomisierten kontrollierten Trainingsstudie bei jungen Erwachsenen“ wurde von Laura A. Kuhne, Anna-Maria Ksiezarczyk, Klaus-Michael Braumann, Rüdiger Reer verfasst. Thomas Jacobs, Brigitte Roder und Kirsten Hotting.