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Brain Boost IV: Wie Kalorien- & Makronährstoffe die (neuro-)kognitive Leistungsfähigkeit & Hirngesundheit beeinflussen

Brain Boost IV: Wie Kalorien & Makronährstoffe die (neuro-)kognitive Leistungsfähigkeit & Hirngesundheit beeinflussen

Im letzten Part der “Brain Boost”-Reihe habe ich darüber berichtet, wie sich Widerstandstraining und hochintensives Intervalltraining auf die kognitive Leistung auswirken.

Nun ist es für uns an der Zeit, dass wir uns ein wenig intensiver mit der passenden Ernährung für ein leistungsfähiges (und gesundes) Hirn auseinandersetzen, denn (und das ist kein Geheimnis)

Brain Boost IV: Wie Kalorien- & Makronährstoffe die (neuro-)kognitive Leistungsfähigkeit & Hirngesundheit beeinflussen

Welche Bedeutung haben Energie & Protein für unsere (kognitive) Entwicklung?

Das menschliche Gehirn benötigt Energie und Nährstoffe, um zu funktionieren. Makronährstoffe - also Kohlenhydrate, Proteine und Fette - liefern unter anderem Glukose, Fettsäuren und Aminosäuren (1). Auch die psychologische und geistige Gesundheit wird durch eine unzureichende Nahrungsaufnahme beeinträchtigt (1) und kann mit einem höheren Risiko für Depressionen (2), Demenz und kognitiven Abbau (3)(4) in Verbindung gebracht werden.

Sowohl die Makronährstoff- als auch die Energiezufuhr können sich in allen Lebensphasen erheblich auf die kognitiven Funktionen auswirken - insbesondere dann, wenn ein offensichtlicher Mangel oder Überschuss vorliegt (5). Protein- und Energiemängel führen zu einer beeinträchtigten Neurogenese, insbesondere im Hippocampus, und zu Defiziten beim Gedächtnis und beim räumlichen Lernen, zu verminderter Ängstlichkeit und erhöhter Impulsivität, was auf Beeinträchtigungen der Neurotransmittersysteme zurückzuführen ist (5).

Ein prä- und/oder postnataler Protein- oder Energiemangel oder ein Mangel an beidem kann ebenfalls die psychomotorische Entwicklung und Aspekte der kognitiven Funktion beeinträchtigen (5). Es hat sich gezeigt, dass eine prä- und postnatale Eiweiß-Energie-Supplementierung die kognitiven Fähigkeiten in der späteren Kindheit stärker verbessert, als eine alleinige Energiezufuhr; die Entwicklungsbeurteilung bei sehr kleinen Kindern kann eher psychomotorische als kognitive Verbesserungen aufzeigen (5).

Entwicklung des menschlichen Gehirns. (Bildquelle: Grantham-McGregor et al., 2007; adaptiert nach Thompson & Nelsen, 2001)

Entwicklung des menschlichen Gehirns. Zum Vergrößern, bitte hier klicken. (Bildquelle: Grantham-McGregor et al., 2007; adaptiert nach Thompson & Nelsen, 2001)

Energieverfügbarkeit

Obwohl das menschliche Gehirn nur etwa 2% der menschlichen Körpermasse ausmacht, verbraucht es 20-25% des gesamten Energiebedarfs (6). Die kognitive Funktion im späteren Leben scheint durch pränatale Unterernährung beeinträchtigt zu werden.

So wurde in der niederländischen Hungerkohorte (737 Erwachsene in den späten Fünfzigern), die während der frühen Schwangerschaft einer Hungersnot ausgesetzt waren, von de Rooji et al. (2010) eine signifikante Beeinträchtigung der selektiven Aufmerksamkeit festgestellt, jedoch keine Defizite bei Tests des Gedächtnisses oder der motorischen Wahrnehmungsfähigkeit. Diese Verschlechterung könnte eine frühe Manifestation eines beschleunigten kognitiven Alterungsprozesses sein (7).

In einer anderen Untersuchng von de Groot et al. (2011) wiesen Personen, die in den Schwangerschaftswochen 1-10 einer Hungersnot ausgesetzt waren, einen um 4,36 Punkte niedrigeren kognitiven Funktionsindex auf als diejenigen, die dieser Belastung nicht ausgesetzt waren (8).

Die kognitive Funktion in der frühen Kindheit prognostiziert zudem die späteren schulischen Leistungen. Die Prävalenz der frühkindlichem Wachstumshemmung und die Zahl der in absoluter Armut lebenden Menschen sind Indikatoren für eine schlechte Entwicklung - und beide Indikatoren stehen in engem Zusammenhang mit schlechten kognitiven und schulischen Leistungen von Kindern (9). Demnach schöpfen über 200 Millionen Kinder unter 5 Jahren ihr Entwicklungspotenzial nicht aus (9).

Hypothesen über den Zusammenhang zwischen Armut, Wachstumshemmung (Stunting), kindlicher Entwicklung und schulischen Leistungen. (Bildquelle: Grantham-McGregor et al., 2007)

Hypothesen über den Zusammenhang zwischen Armut, Wachstumshemmung (Stunting), kindlicher Entwicklung und schulischen Leistungen. (Bildquelle: Grantham-McGregor et al., 2007)

Andererseits können eine frühe Einführung fester Nahrung bei Kindern und ein erhöhter Konsum von fettigen Lebensmitteln und gesüßten Getränken in der Kindheit die Gewichtszunahme beschleunigen und langfristig zu metabolischen Komplikationen führen, welche mit einer schlechteren Exekutivfunktion verbunden sein können (10). Zentrale Entzündungen bei Adipositas führen nicht nur zu einer Störung der hypothalamischen Sättigungssignale und zur Aufrechterhaltung des übermäßigen Essens, sondern auch zu negativen Auswirkungen auf die Kognition (11).

Umgekehrt können die kognitiven Funktionen auch durch eine Energiebeschränkung im Zusammenhang mit Energieüberschuss oder Übergewicht verbessert werden. So verbesserte sich beispielsweise das Gedächtnis nach einer dreimonatigen Energiebeschränkung bei 49 mäßig übergewichtigen 50-80-jährigen Männern und Frauen um 30% (im Vergleich zu einer Gruppe, die versuchte, die Aufnahme ungesättigter Fette zu erhöhen, oder zu einer Kontrollgruppe) (11). Zu den Mechanismen, die dieser Verbesserung zugrunde liegen, könnten eine höhere synaptische Plastizität und eine Stimulierung der neurofazilitatorischen Bahnen im Gehirn aufgrund einer verbesserten Insulinempfindlichkeit und einer verringerten Entzündungsaktivität gehören (11).

Prozentuale Gedächtniswerte, normalisiert auf die Ausgangswerte vor und nach Kalorienrestriktion (Calorie restriction, n=20, gestrichelte Linie), Anreicherung mit ungesättigten Fettsäuren (UFA) (UFA enhancement, n=20, gepunktete Linie) und Kontrolle (Control, n=10, durchgezogene Linie). Beachte, dass nach der Kalorienrestriktion eine hochsignifikante Verbesserung der Gedächtniswerte zu erkennen ist. Die Basiswerte fürs Gedächtnis waren nicht signifikant unterschiedlich. Die Punkte geben die Mittelwerte an, die Balken den Standardfehler. *** = P<0,001. (Bildquelle: Witte et al., 2009)

Prozentuale Gedächtniswerte, normalisiert auf die Ausgangswerte vor und nach Kalorienrestriktion (Calorie restriction, n=20, gestrichelte Linie), Anreicherung mit ungesättigten Fettsäuren (UFA) (UFA enhancement, n=20, gepunktete Linie) und Kontrolle (Control, n=10, durchgezogene Linie). Beachte, dass nach der Kalorienrestriktion eine hochsignifikante Verbesserung der Gedächtniswerte zu erkennen ist. Die Basiswerte fürs Gedächtnis waren nicht signifikant unterschiedlich. Die Punkte geben die Mittelwerte an, die Balken den Standardfehler. *** = P<0,001. (Bildquelle: Witte et al., 2009)

Makronährstoffe

Die primäre Energiequelle für das Gehirn sind Kohlenhydrate (welche Glukose liefern), während Aminosäuren in Proteinen die Vorstufen für die Synthese von Neurotransmittern liefern und deren Rezeptoren bilden, und Fettsäuren die strukturelle Grundlage der neuronalen Zellmembranen bilden (5).

Individuelle Unterschiede, welche die Beziehung zwischen Makronährstoffen und Kognition beeinflussen, sind beispielsweise (...)


Dieser Artikel erschien in der 07/2021 Ausgabe des Metal Health Rx Magazins.

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Bildquelle Titelbild: depositphotos / shalamov


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