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Welche zentralnervalen Mechanismen liegen der positiven Wirkung von aerober Fitness auf die kognitive Leistung zugrunde?
Die inhibitorische Kontrolle ist eine der wichtigsten exekutiven (höheren kognitiven) Funktionen und bezeichnet die menschliche Fähigkeit, die eigene Aufmerksamkeit sowie Gedanken, Emotionen oder Verhaltensweisen zu kontrollieren und nicht Impulsen oder Gewohnheiten nachzugehen. Einige Studien zeigen einen Zusammenhang zwischen körperlicher Fitness und der inhibitorischen Kontrolle. Welche zentralnervalen Mechanismen dafür verantwortlich sind, wurde bisher jedoch wenig erforscht.
In der Abteilung Sportwissenschaft des DSBG wurde dem nun in einer Studie nachgegangen. 42 junge Erwachsene absolvierten einen submaximalen Fitnesstest auf dem Fahrradergometer und einen PC-gestützten Test der Inhibitionsfähigkeit, bei dem die Gehirnaktivität simultan mittels Elektroenzephalographie (EEG) und funktionaler Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) gemessen wurde. Die Kombination beider Verfahren ist ein Novum in der Sportwissenschaft und ermöglicht es, nicht nur die elektrische Gehirnaktivität, sondern auch Durchblutung und Sauerstoffversorgung relevanter Hirnareale simultan zu untersuchen.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine bessere aerobe Fitness der Teilnehmer mit einer besseren Inhibitionsleistung assoziiert ist. Dieser Zusammenhang erklärt sich über eine im EEG gemessene geringere N450-Negativität. Diese EEG-Komponente steht in Verbindung mit der Verarbeitung von Stimuluskonflikten – der Fähigkeit, schnell und effektiv widersprüchliche Informationen aufzunehmen, zu verarbeiten und aufzulösen. Fittere Teilnehmer konnten Stimuluskonflikte besser erfassen, was wiederum zu einer höheren Inhibitionsleistung beitrug. Des Weiteren zeigte sich im fNIRS, dass eine vermehrt linksseitige Aktivierung des dorsolateralen präfrontalen Cortex (DLPFC), einer funktionellen Einheit im Frontallappen, die unter anderem mit exekutiver Kontrolle assoziiert ist, ebenfalls mit einer besseren Leistung im Inhibitionstest zusammenhängt. Dies ließ sich anhand eines stärkeren Einstroms an sauerstoffreichem Blutes in den linken im Vergleich zum rechten DLPFC nachweisen. Im Gegensatz zur Stimuluskonfliktverarbeitung wurde die Aktivierung des DLPFC jedoch nicht von der Fitness der Teilnehmer beeinflusst.
Im Detail können die Ergebnisse hier nachgelesen werden:
Ludyga, S.*, Mücke, M.*, Colledge, F., Pühse, U. & Gerber, M. (2019). A Combined EEG-fNIRS Study Investigating Mechanisms Underlying the Association between Aerobic Fitness and Inhibitory Control in Young Adults. Neuroscience (in press). https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2019.08.045
* geteilte Erstautorenschaft