Sport und Hirnmorphologie – Eine VBM-Analyse mit Kampf- und Ausdauersportlern

Einleitung:

Es mehren sich die Hinweise, dass körperliche Betätigung bzw. Training zu regionalen, hirnmorphologischen Veränderungen führt, z.B. in Regionen wie dem supplementären motorischen Areal (SMA) oder dem Hippocampus.

Mithilfe der Kernspintomografie, die eine hohe räumliche Auflösung ermöglicht, wurden zwei Gruppen Hochleistungssportler (Kampf- bzw. Ausdauersportler) und eine Nichtsportler-Gruppe untersucht und miteinander verglichen, um den möglichen Einfluss der jeweiligen Sportart auf die morphologischen Veränderungen detaillierter zu untersuchen.

Methode:

Die Daten von 26 männlichen Leistungssportlern (19 – 47J; MW 24,8J), davon 13 Kampfsportler K (mit einem durchschnittlichen Trainigspensum von 11 Std/Woche) und 13 Ausdauersportler A (mit einem durchschnittlichen Trainigspensum von 15 Std/Woche und einer Kontrollgruppe (N) bestehend aus 12 Nichtsportlern wurden ausgewertet.

Eine T1-gewichtete Aufnahme mit einem FOV von 256 × 256 × 220 mm und einer isotropen Voxelgröße von 1 mm wurde von allen Teilnehmern in einem 3T MRT aufgenommen (Philips Achiva 3.0T X). Die Vorverarbeitung erfolgte mithilfe der VBM8 Toolbox in SPM8. Für den Vergleich zwischen den Gruppen wurden statistische Tests (ANCOVA mit Alter als störende Variable) nach GLM berechnet. Es wurden jeweils die Sportgruppen mit der Nichtsportler-Gruppe verglichen. Das Signifikanzniveau wurde bei einer Clustergröße von 100 zusammenhängenden Voxeln (p < 0,001) angesetzt.

Ergebnisse:

Ein Vergleich des jeweiligen Gesamtvolumens der grauen und weissen Substanz, bzw. der CSF zeigte keinerlei signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen.

Bei den Voxel basierten Auswertungen zeigten die Ausdauersportler gegenüber den Nichtsportlern eine signifikante Zunahme der grauen Substanz im SMA (271 Voxel, MNI [-24 25,5 54], t = 4,76; p < 0,001, uncorr.) und beidseitig im Hippocampus (rechts: 86 Voxel MNI [24 – 36 – 16,5]; t = 4,32; p < 0,001, uncorr; links: 136 Voxel MNI [-24 – 39 – 13,5]; t = 3,83; p < 0,001, uncorr.).

Die Kampfsportler unterscheiden sich jedoch nur in einem Bereich des linken SMA (MNI [-14 18 66], k = 112; p= 0,001, uncorr.) von der Nichtsportler-Gruppe und zeigten kein Cluster im Hippocampus, auch nicht bei einem niedrigeren Signifikanzniveau (p < 0,005, unkorrigiert).

Diskussion:

In beiden Sportgruppen konnte die GM-Zunahme im SMA gezeigt werden. Zusätzlich wurde nachgewiesen, dass Ausdauersportler ein erhöhtes Volumen der grauen Substanz im Parahippocampus oder Hippocampus haben, Kampfsportler hingegen nicht.

Da das Trainingspensum der Gruppen nur um 4 Std/Woche voneinander abweicht, ist nicht davon auszugehen, dass dies ein Grund für die Unterschiede ist. Verschiede Erklärungsmöglichkeiten für die gefundenen Unterschiede, wie veränderte Neurogenese, veränderte Vaskularisation und Effekte von anaeroben Training, z.B. dessen Auswirkung auf die Konzentration des Wachstumsfaktors BDNF werden diskutiert.