Abstract

Ein kardiovaskuläres Ausdauertraining scheint bei Menschen positive Effekte auf kognitive Funktionen zu haben. Insbesondere exekutive Funktionen und assoziierte frontale Hirnregionen scheinen zu profitieren. In Tierstudien verbesserte Ausdauertraining das räumliche Lernen und erhöhte die hippocampale Neurogenese. Auch bei Menschen wurden kürzlich querschnittliche Zusammenhänge zwischen kardiovaskulärer Fitness und hippocampaler Struktur und Funktion demonstriert. In der vorliegenden sechsmonatigen Längsschnittstudie wurden die Effekte eines kardiovaskulären Ausdauertrainings („Cycling") im Vergleich mit einem nicht herz-kreislaufwirksamen Kontrolltraining („Stretching") auf räumliche Kognition und assoziierte funktionale Hirnaktivität bei Erwachsenen im mittleren Alter (40-55 Jahre) untersucht. Um Interaktionen der körperlichen mit einer kognitiven Intervention zu untersuchen wurden zusätzlich ein räumliches Training und ein nicht-räumliches Kontrolltraining (visuelle Diskriminationsaufgabe) eingeführt. Das räumliche Training trainierte Pfadintegration und „Spatial updating", beides wichtige Subfunktionen räumlicher Navigation. Vor und nach den Interventionen wurden Parameter kardiovaskulärer Fitness erhoben; die räumliche Navigationsleistung und damit assoziierte Hirnaktivität wurden in einer Untersuchung mit funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) gemessen. Es wurde dazu eine „Virtual-reality"-Aufgabe verwendet. Weiterhin wurden drei Papier-und-Bleistift-Tests räumlicher Kognition und ein Test des episodischen Gedächtnisses vorgegeben. Das kardiovaskuläre Ausdauertraining verbesserte, im Gegensatz zum Kontrolltraining, die kardiovaskuläre Fitness der Teilnehmer signifikant. Die Leistung in der Navigationsaufgabe wurde hingegen nur von der kognitiven Intervention beeinflusst. Nur die Gruppe mit räumlichem Training verbesserte ihre Leistung und zeigte zum zweiten Messzeitpunkt verlässliches räumliches Lernen. Die Himaktivität während des räumlichen Lernens reflektierte diese Unterschiede zwischen den kognitiven Trainingsgruppen: verglichen mit der Gruppe mit perzeptuellem Training zeigte die Gruppe mit räumlichem Training zum zweiten Messzeitpunkt reduzierte Hirnaktivität während räumlicher Navigation in einem Netzwerk frontaler, parietaler, okzipitaler und temporaler Regionen, einschließlich des Hippocampus, sowie im Putamen und im zingulären Gyrus. In der Gruppe mit räumlichem Training wurde die Hirnaktivität während des räumlichen Navigierens außerdem vom individuellen kardiovaskulären Fitnesslevel moderiert. In einem breiten Netzwerk von Regionen, die mit räumlichem Lernen assoziiert werden, einschließlich des Hippocampus, retrosplenialen Kortex, parahippocampalen Gyrus und Cuneus, war die Aktivität umso höher, je höher die individuelle kardiovaskuläre Fitness war. Weder räumliche Kognition noch das episodische Gedächtnis, gemessen mit Papier-und-Bleistift-Tests, wurden von der körperlichen oder der kognitiven Intervention beeinflusst. Es wird geschlussfolgert, dass ein kardiovaskuläres Ausdauertraining die kardiovaskuläre Fitness verlässlich verbessern kann. Nur ein Training wichtiger Subfunktionen der räumlichen Kognition scheint hingegen zu erfolgreicher Navigation in einer virtuellen Navigationsaufgabe zu führen. Dies spiegelt sich auch in der assoziierten Hirnaktivität wider. Während erfolgreicher Navigation scheint die Hirnaktivität darüber hinaus von der individuellen kardiovaskulären Fitness moderiert zu werden. Gründe für mangelnde Effekte auf Verhaltensebene und den fehlenden Einfluss des Ausdauertrainings auf räumliche Kognition werden diskutiert. Verf.-Referat