Forscher haben bei Mäusen spezifische Neuronen entdeckt, die offenbar die Ausdauerkapazität direkt steuern. Dies legt nahe, dass das Gehirn – und nicht nur die Muskeln – vorgibt, wie lange man sich körperlich anstrengen kann. Die Ergebnisse eröffnen die Möglichkeit zukünftiger Therapien zur Verbesserung der Trainingsleistung durch gezielte Behandlung dieser Gehirnzellen, auch wenn noch erhebliche Hürden bestehen.
Die Rolle des Gehirns bei körperlichen Grenzen
Jahrzehntelang betrachteten Wissenschaftler die Reaktion des Gehirns auf körperliche Betätigung als unabhängig von den physischen Veränderungen im Körper, wie dem Muskelwachstum. Diese neue Forschung legt jedoch nahe, dass Gehirnanpassungen alle anderen physiologischen Verbesserungen koordinieren und als zentraler Regulator der Ausdauer fungieren. Die Studie konzentrierte sich auf Neuronen im ventromedialen Hypothalamus, einem Bereich, von dem bereits bekannt ist, dass er für Fitnesssteigerungen bei Nagetieren entscheidend ist – eine Struktur und Funktion, die bei allen Säugetieren gleich ist, was bedeutet, dass ähnliche Zellen wahrscheinlich auch beim Menschen existieren.
Wie sich die Gehirnaktivität durch Bewegung steigert
Das Team verfolgte die neuronale Aktivität von Mäusen während des Laufbandtrainings. Sie fanden heraus, dass Neuronen mit SF1-Rezeptoren beim Laufen der Mäuse eine erhöhte Aktivität zeigten, wobei der Anteil der aktivierten Zellen jeden Tag zunahm. Am achten Tag feuerten über 53 % dieser Neuronen, am ersten Tag waren es weniger als 32 %. Dies deutet darauf hin, dass das Gehirn, genau wie die Muskeln, seine Ausdauerreaktion buchstäblich durch wiederholtes Training „aufbaut“.
Das Blockieren von Ausdauerneuronen halbiert die Leistung
Um dies weiter zu testen, nutzten die Forscher die Optogenetik (eine lichtbasierte Methode zur Steuerung von Neuronen), um diese mit der Ausdauer verbundenen Zellen in einer separaten Gruppe von Mäusen vorübergehend abzuschalten. Die Mäuse verbesserten ihre Laufstrecke innerhalb von drei Wochen Training immer noch um etwa 400 Meter … aber das war die Hälfte der Verbesserung, die bei Mäusen mit intakten Neuronen beobachtet wurde.
Kraftstoffnutzung und Muskelregeneration
Die Studie legt nahe, dass diese Neuronen Einfluss darauf haben könnten, wie der Körper bei Ausdaueraktivitäten Energie verbraucht. Die Hemmung dieser Zellen zwang Mäuse dazu, Kohlenhydrate schneller zu verbrennen, wodurch ihre Energiereserven vorzeitig aufgebraucht wurden. Die Neuronen scheinen auch die Freisetzung von PGC-1 alpha in den Muskeln zu regulieren, einem Protein, das für eine effiziente Kraftstoffnutzung unerlässlich ist, und fördern den Blutzuckeranstieg für eine schnellere Muskelregeneration.
Die Zukunft der Ausdauersteigerung
Während Optogenetik beim Menschen nicht praktikabel ist, glauben Forscher, dass es möglich sein könnte, Medikamente oder Nahrungsergänzungsmittel zu entwickeln, die diese Neuronen aktivieren. Vorläufige Experimente zur Steigerung der neuronalen Aktivität bei Mäusen führten zu einer mehr als doppelt so hohen Ausdauer im Vergleich zu Kontrollgruppen. Dies könnte insbesondere Menschen mit eingeschränkter körperlicher Leistungsfähigkeit zugute kommen, beispielsweise ältere Menschen oder Überlebende eines Schlaganfalls.
Vorbehalte und verbleibende Fragen
Die Übertragung dieser Erkenntnisse auf den Menschen ist nicht garantiert und es bestehen Sicherheitsbedenken. Eine Überstimulation dieser Neuronen könnte aufgrund ihrer Rolle bei der Energieregulierung zu gefährlichen Blutzuckerabfällen führen. Darüber hinaus sind die Ausdauerzellen des Gehirns nur ein Teil eines umfassenderen Bildes der Gesundheit. Bewegung bietet eine Vielzahl von Vorteilen – Verbesserung der Stimmung, Verringerung von Angstzuständen, Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten –, die durch die einfache Aktivierung dieser Neuronen möglicherweise nicht vollständig reproduziert werden.
Letztendlich bietet die Entdeckung zwar einen faszinierenden Einblick in die Kontrolle des Gehirns über die körperliche Ausdauer, es ist jedoch unwahrscheinlich, dass sie eine einzige Lösung für eine bessere Gesundheit darstellt.
