Dem Laufen auf der Spur: «Das Gehirn fährt in gewisser Weise herunter»

Auf dem Weg zu Leonard Braunsmann nehme ich natürlich die Treppen. Während ich in den vierten Stock steige, steigt auch mein Puls, der Atem wird schneller und ich gehe im Kopf noch mal die Fragen an ihn durch. Er ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Bewegungs- und Neurowissenschaft der Deutschen Sporthochschule Köln und hat gemeinsam mit Dr. Vera Abeln eine Studie durchgeführt, die mich interessiert: Beim Projekt «ClearMind» geht es darum, ob und wie Laufen das Chaos im Kopf reduziert. Ein Gefühl, das du vermutlich kennst. Für mich ist es der Grund dafür, warum ich vor Prüfungen oder Gesprächen niemals in den Lift steige. Ich will möglichst bis zum Schluss in Bewegung sein, um meine Gedanken zu sortieren. Nun möchte ich mehr darüber erfahren, was neurowissenschaftlich hinter diesem Gefühl steckt. Vierter Stock, angekommen. Dreimal tief durchatmen. Und nachfragen.

Hallo Leonard, warst du heute schon laufen?
Leonard Braunsmann: Heute nicht, nein (lacht). Ich gehe tatsächlich nicht viel laufen, sondern fahre lieber Rennrad.

Auch gut. Radsportlerinnen und -sportler sind ja die Lieblinge der Leistungsdiagnostik. Trifft das auch auf die Hirnforschung zu?
Das stimmt tatsächlich auch, wenn es ums Gehirn geht. Beim Radfahren kann man stabil auf dem Ergometer sitzen und bewegt sich nicht allzu viel mit dem Kopf. Die Laufbewegungen hingegen können zu Störsignalen bei der Messung der Gehirnaktivität führen. Das macht es schwieriger, während sportlicher Aktivität zu messen. Auch deshalb ist Radfahren in der Forschung so beliebt.

Störsignal ist ein gutes Stichwort. Für die «ClearMind»-Studie habt ihr EEG-Messungen vor und nach dem Laufen gemacht, also Hirnströme gemessen. Es ging um das «neuronale Rauschen», was ich als Begriff sehr schön finde. Man kann sich direkt vorstellen, dass im Kopf etwas durcheinander geht. Was steckt neurowissenschaftlich dahinter?
Das neuronale Rauschen gibt Auskunft über die Kommunikation der Nervenzellen im Gehirn. Bisher hat man fast 100 Jahre lang eigentlich immer nur die Oszillationen untersucht. Das sind die regelmässigen Schwingungen der Neuronen-Aktivität. Vor ein paar Jahren kam man erst darauf, die nicht-oszillatorische Aktivität näher zu untersuchen. Das ist ein Hintergrundrauschen, welches «unter» den Oszillationen liegt. Das hat man lange für ein Störsignal gehalten und daher herausgefiltert.

Warum ist es jetzt auf einmal interessant?
Mittlerweile weiss man, dass es doch eine funktionelle Relevanz hat. Es korreliert beispielsweise mit dem Alter. Je älter man wird, desto mehr Rauschen ist da. Auch mit einigen Domänen der kognitiven Leistungsfähigkeit gibt es einen Zusammenhang. Durch diese Erkenntnisse hat es mehr Bedeutung bekommen. Wie sich diese Aktivität nach dem Sporttreiben verändert, hat man allerdings noch nie untersucht. Da die Studienlage zu diesem Thema in Bezug auf die Oszillationen sehr heterogen ist, es also unterschiedliche Ergebnisse gibt, wollten wir nun diesen «neuen» Parameter untersuchen.

Das gute Gefühl und den klaren Kopf nach dem Laufen kennen wir alle. Hoffe ich zumindest. Was genau wollt ihr darüber herausfinden?
Es geht darum, die neurophysiologischen Mechanismen besser verstehen zu lernen: Welche Prozesse im Gehirn sind dafür verantwortlich, dass wir uns nach dem Laufen besser fühlen? Um das herauszufinden, wollten wir bei einem von zwei Läufen das Wohlbefinden der Probandinnen und Probanden bewusst beeinflussen. Beim ersten Mal haben wir gesagt: Du kannst jetzt 30 Minuten laufen, wie du Lust hast …

Schön!
… ja, aber vier Wochen später haben wir beim zweiten Lauf Vorgaben gemacht und Anweisungen gegeben, um das Wohlbefinden und das Autonomieerleben zu beeinflussen. Was die Probandinnen und Probanden allerdings nicht wussten: Die Vorgabe war die identische Geschwindigkeit, die sie beim ersten Mal gelaufen waren. Wir haben mit EEG-Messungen untersucht, wie sich das auf die Gehirnaktivität auswirkt. Ausserdem wurde das Wohlbefinden mit Fragebögen ermittelt und die kognitive Leistungsfähigkeit durch Tests erfasst. Diese drei Elemente haben wir jeweils vor und nach dem Laufen untersucht.

Was habt ihr festgestellt, was das neuronale Rauschen betrifft?
Wir haben nach beiden Läufen festgestellt, dass sich das Rauschen reduziert. Das kann als kortikale Deaktivierung interpretiert werden, das Gehirn fährt also in gewisser Weise herunter. Das hat man auch schon anhand der Oszillationen im Alpha- und Beta-Band festgestellt. Nun konnten wir das anhand der nicht-oszillatorischen Aktivität untermauern. Interessant ist, dass es neurophysiologisch einen Unterschied gibt, ob man fremdbestimmt oder selbstbestimmt gelaufen ist.

Jetzt bin ich gespannt.
Wir haben zwei Parameter herangezogen – sie heissen Offset und Slope – und wir hatten zwei Messzeitpunkte nach dem Laufen. Einmal fünf Minuten, einmal 25 Minuten danach. Vergleicht man, was zwischen diesen zwei Messungen passiert, sieht man einzig nach dem fremdbestimmten Laufen Veränderungen. Hiernach hat sich die Aktivität in einem der Parameter erhöht und in dem anderen erniedrigt. Beim selbstbestimmten Laufen waren beide Parameter hingegen konstant reduziert. Die Effekte waren hier also stabiler. Das ist ein interessanter Unterschied. Denn er bedeutet, dass das Gehirn anders reagiert, wenn es Vorgaben gibt. Es muss anscheinend mehr arbeiten, und das wirkt sich auch noch nachträglich aus.

Vorgaben machen dem Gehirn zu schaffen

Ich kann das gut nachvollziehen. Wenn ich laufen gehe, dann folge ich keinem Trainingsplan. Trotzdem treibt mich ein gewisser Ehrgeiz, den ich stets an einer ganz bestimmten Stelle hinterfrage. Ich erzähle von meiner Laufstrecke und diesem Baum, an dem ich vorbeikomme, kurz bevor ich fürs Erste über den Berg bin. Der fordert nichts, im Gegenteil. Er fragt, genau wie Leonard bei seinen Probandinnen und Probanden, nach meinem Wohlbefinden. Ich freue mich jedes Mal und horche kurz in mich hinein. Alles im grünen Bereich? Bislang war ich davon überzeugt, selbstbestimmt unterwegs zu sein. Nun frage ich mich, ob das tatsächlich stimmt.

Mit der Läufergruppe in eurer Studie kann ich mich gut identifizieren. Das waren ja keine Leistungssportlerinnen und -sportler, sondern Leute, die aus gesundheitlichen Motiven laufen. Das mache ich, wie viele von uns, scheinbar selbstbestimmt. Aber meine Smartwatch vibriert, wenn ich einen Kilometer geschafft habe und ich reagiere auf das, was sie anzeigt. Habe ich dadurch nicht immer eine leichte Fremdbestimmung?
Guter Punkt. Grundsätzlich haben wir ja festgestellt, dass sich das Laufen auch positiv auf die psychologischen Ebenen auswirkt, wenn Vorgaben gemacht werden. Also auf das Wohlbefinden und die Kognition. Wir haben bei beiden Läufen Verbesserungen festgestellt. Aber wenn man selbstbestimmt gelaufen ist, waren die Verbesserungen teilweise ausgeprägter. Dementsprechend scheint das Autonomieerleben eine Rolle zu spielen.

Also weg mit der Smartwatch?
So eine Uhr kann auch zur Motivation beitragen. Und auch das Tracken der Läufe kann für Hobbyläuferinnen und -läufer interessant sein. Aber wenn es dir rein um die psychologischen Effekte geht – du also einfach mal den Kopf freikriegen willst – kann es hilfreicher sein, die Uhr wegzulassen und einfach so zu laufen, wie es dir gerade passt.

Das werde ich mal wieder machen. Welche Hirnareale reagieren eigentlich besonders stark aufs Laufen?
Bei der von uns untersuchten nicht-oszillatorischen Gehirnaktivität zeigten sich die Effekte über den gesamten Kortex. Es gibt aber auch Studien – unter anderem aus unserer Arbeitsgruppe – die zu dem Ergebnis kommen, dass vor allem präfrontal etwas passiert. Dieses Areal wird unter anderem mit Emotionen oder kognitiven Prozessen assoziiert. Das würde gut erklären, warum man sich nach dem Laufen besser fühlt und leistungsfähiger ist. Aber auch da gibt es heterogene Ergebnisse. In der «ClearMind»-Studie haben wir hingegen festgestellt, dass das Gehirn überall unspezifisch herunterfährt. Das scheint aber auch eine besondere Eigenschaft der aperiodischen Aktivität zu sein und könnte darauf hindeuten, dass das Gehirn insgesamt nach dem Laufen effizienter und synchroner arbeitet.

Ich bin ja den Geheimnissen des Laufens auf der Spur. Das ist unsere natürliche Fortbewegungsmethode und etwas, das wir schon ein paar Millionen Jahre länger machen als beispielsweise Radfahren. Gibt es dabei einen stärkeren Effekt als bei anderen Sportarten?
Es scheint generell so zu sein, dass die aeroben Sportarten, also die Ausdauersportarten, stärkere Effekte auf die Gehirnaktivität zeigen. Beim Krafttraining sind sie zum Beispiel weniger ausgeprägt. In früheren Studien haben wir festgestellt, dass auch die Präferenz der Sportart oder Gewöhnung eine Rolle zu spielen scheinen. Welche Reaktionen sich psychologisch und im Gehirn zeigen, ist auch davon abhängig, was man gerne oder regelmässig macht. Laufen scheint besonders verbreitet diesen Effekt zu erzielen.

Muss man trainieren, um diesen Effekt überhaupt erleben zu können?
Leute, die gerade mit dem Sport anfangen, zeigen Veränderungen in der Gehirnaktivität, aber auch ambitionierte Triathleten. Und es gibt Studien, beispielsweise mit älteren Menschen, die zeigen, dass schon Gehen einen Effekt auf die Gehirnaktivität hat. Daher scheint dieser Effekt von Jung bis Alt und von Bewegungs-Neuling bis zum Profi zu bestehen. Hauptsache, man geht raus und bewegt sich.

Eingangs hast du gesagt, dass im Alter das neuronale Rauschen zunimmt. Was lassen sich daraus für Schlüsse ziehen?
Weil der Parameter erst seit Kurzem untersucht wird, ist die Frage nach Langzeiteffekten noch offen. Das ist ein Ansatz, den man weiter untersuchen könnte. Ob es durch eine Trainingsintervention zu schaffen ist, das verstärkte Rauschen im Alter zu reduzieren, was dann langfristig möglicherweise auch positive Effekte auf die kognitive Leistungsfähigkeit hat.

Mir rauscht auch regelmässig der Kopf. Sollten Schreibtischtäter wie ich zwischendurch einfach mal 30 Minuten zum Rennen geschickt werden und wie lange halten die positiven Effekte anschliessend an? Ich frage für einen Chef …
Ja, das wäre nicht nur aus psychologischer und neurowissenschaftlicher Sicht empfehlenswert. Ganz egal, ob es Laufen oder Spazierengehen ist. Eine halbe Stunde später war der Effekt bei uns noch messbar. Das ist ein Zeitfenster, das viele Studien nennen. Teilweise werden auch längere, aber auch sehr viel kürzere Zeiträume angegeben. Zur Frage, wie lange die positiven Effekte in Bezug auf die Kognition anhalten, gibt es ebenfalls noch keine eindeutigen Nachweise. Langfristig wissen wir bereits aus Längsschnittuntersuchungen, dass höhere körperliche Aktivität positiv mit vielen Bereichen der körperlichen und psychischen Gesundheit korreliert.

Ich halte fest: Unstrittig ist zumindest, dass Laufen nicht nur die Beine, sondern auch den Kopf wieder auf Trab bringt.
Eigentlich fährt das Gehirn ja in gewisser Weise herunter, beziehungsweise kommunizieren die Neuronen geordneter miteinander. In dem Zusammenhang ist es interessant, dass sich unsere Probandinnen und Probanden nach beiden Läufen aktivierter gefühlt haben. Wenn das neuronale Rauschen abnimmt, werden wir möglicherweise nicht mehr von den ganzen Gedanken gelähmt. Wir haben den Kopf wieder frei.