Warum sportlicher Erfolg im Kopf entsteht

Wir alle bewegen unseren Körper durch unsere Muskulatur. Uns erscheint das ganz selbstverständlich, und in der Regel denken wir gar nicht darüber nach, was wir mit unseren Händen oder Beinen machen. Alles verläuft scheinbar automatisch, dabei folgt der Vorgang jeder Bewegung einer komplexen Verkettung von neuronalen Befehlen. Es ist ein Zusammenspiel verschiedener Informationen erforderlich, damit das Gehirn Bewegungsverhalten initiieren, in jeder Phase kontrollieren und gegebenenfalls korrigieren kann. Vor allem in diesem Kontrollieren und Korrigieren besteht die eigentliche Meisterleistung des motorischen Gehirns.

Dazu hat der Neuroanatom Larry W. Swanson von der University of Southern California in Los Angeles das Körperwunder des zielgerichteten Verhaltens – das sogenannte Motorsystem – in drei Teile gegliedert: das somatische, das autonome und das neuroendokrine System. Um uns in diesem ganzen Labyrinth aus Nervenbahnen, Hirnarealen und einer Art neuroendokrines Mobilfunknetz besser zurechtzufinden, stellen wir uns vor, das Motorsystem wäre ein Gebäude: zum Beispiel eine prachtvolle Renaissance-Villa, wie sie der großartige Architekt Andrea Palladio im 16. Jahrhundert in Venetien errichten ließ. In diesem Bild wären das somatische, das autonome und das neuroendokrine System die drei Säulen des Portals, auf denen das Gebäude ruht. Diese Säulen sind tragend, so dass sich die Last des gesamten Hauses gleichermaßen auf alle drei verteilt. Jede dieser Säulen ist aber für sich genommen nicht nur für die Stabilität wichtig, sondern erfüllt darüber hinaus eine aktive Aufgabe hinsichtlich des Informationsaustauschs über Nervenbahnen oder durch biochemische Botenstoffe.

Die erste Säule, das somatische System, ist für unsere Bewegungsabläufe und unsere Körperhaltung zuständig. Jede Bewegung, die wir ausführen, hat ein Ziel, erfordert Planung und wird möglichst so durchgeführt, dass das Ziel auch erreicht wird. Das klingt auf den ersten Blick nicht allzu schwierig, stellt aber eine der komplexesten Herausforderungen für das menschliche Nervensystem dar und muss trainiert werden. Dabei kommt uns zugute, dass das somatische System außerordentlich lernfähig ist – hier im somatischen System entscheidet sich, ob jemand zum Fußballstar oder zum Hobby-Kicker wird. Jeder, der eine technisch anspruchsvolle Sportart wie Tennis oder Fußball ausüben möchte, erlebt, wie viel Übung, Geduld und Zeit er investieren muss, um seine motorischen Leistungen zu verbessern. Die vielfältigen Aufgaben, die bei der Ausführung eines Bewegungsablaufes anstehen, werden größtenteils von den Großhirnhälften übernommen. Diese Areale des Gehirns verfügen über besonders viel »Rechenkapazität« und sind äußerst leistungsfähig, verbrauchen aber auch dementsprechend viel Energie. Damit nun die Energieversorgung unter der Bewegungslast nicht zusammenbricht, kommen die anderen beiden Säulen zum Tragen.

Das autonome System, die zweite Säule, verdankt seinen Namen der Tatsache, dass der Mensch es willentlich kaum beeinflussen kann. Der Herzschlag und die Atmung unterliegen zum Beispiel dem autonomen (oder auch vegetativen) Nervensystem. Wird der Körper stärker belastet, sendet er über die Bahnen des sympathischen Nervensystems Befehle zu den inneren Organen, um so Atemfrequenz und Pulsschlag zu beschleunigen sowie verstärkend auf die Energiemobilisation aus den Körperdepots einzuwirken.Vergleicht man diesen Teil des Stresssystems mit der Telekommunikation, könnte man hier von einem »Festnetz« sprechen.

Die Stresshormon-Achse des neuroendokrinen Systems

Abbildung 2

Das menschliche Motorsystem für zielgerichtetes Verhalten.

Es gliedert sich – wie das Portal eines Palladio-Palastes – in drei Säulen: das somatische, das autonome und das neuroendokrine System. So wie der Palast drei Stockwerke hat, so hat das Motorsystem drei hierarchisch angeordnete Ebenen: Im oberen Stockwerk sind die Großhirnhälften, im mittleren der Hirnstamm und im unteren die Alpha-Motoneuronen des Rückenmarks sowie die neuroendokrinen Motoneuronen des Bauchraums (Nebennieren-, Pankreas-Betazellen).

(die dritte Säule) wiederum kann man, um im Bild zu bleiben, als »Mobilfunknetz« bezeichnen. Sie reguliert, wie viel Kortisol aus den Nebennieren freigesetzt wird. Und wie die Wellen, die das Mobiltelefon an den Satelliten sendet, sich im Äther ausbreiten, so durchdringt Kortisol über das Blut und das Gewebe den gesamten menschlichen Organismus, einschließlich des Gehirns. Die Informationen gelangen auf dem hormonellen Weg selbst an Körperstellen, die nicht von autonomen Nervenbahnen erreicht werden.

Zurück zum Körper eines Wettkampf-Sportlers: Befindet er sich in einem Zustand muskulärer Anspannung, Konzentration und Erregung, ist das Stresssystem hochaktiv. Das stressbedingte hohe Leistungsniveau regulieren die Säulen 2 und 3, indem sie durch das sympathische Nervensystem und über Hormone wie Adrenalin und Kortisol die Energiezuteilung im menschlichen Organismus kontrollieren. Diese Anteile des autonom-neuroendokrinen Systems, die schließlich unser Stresssystem ausmachen, sind es, die die Brain-Pull-Funktion im menschlichen Organismus ausüben!

Das Zusammenspiel in der »Villa Motorik«

Aber auch ein noch so gut trainierter Motorkortex funktioniert nicht, wenn es an Energie mangelt. Die optimale Energieversorgung ist im Leistungssport ebenso essentiell wie die richtige Technik. Letztere kann man trainieren; was aber ist mit dem Energiehaushalt eines Sportlers? Lässt sich vorzeitiger Energieverlust vielleicht sogar durch Training verhindern?

Abel Kirui ist auch so ein Bewegungswunder. Der Kenianer ist Weltmeister im Marathon. Seine Muskulatur ist optimal darauf eingestellt, auf der 42,2 Kilometer langen Distanz die vorhandene Körperenergie in eine möglichst hohe Laufleistung umzusetzen. Wenn Abel mit seinem Lauf beginnt, ziehen die Muskeln Energie in Form von Zucker aus dem Blut. Diese Glukose wird in den Muskelzellen zunächst umgewandelt – in Laktat (Milchsäure). Dieses Laktat ist ein hochbegehrter Treibstoff unseres Körpers, aber vor allem unseres Gehirns. Von den ursprünglich 100 Prozent der in Glukose enthaltenen Energie beinhalten die entstandenen Laktatmoleküle immerhin noch 94 Prozent.

Das Problem für jeden Sportler ist die Tatsache, dass die Muskelzellen diesen Stoff (genau genommen seine Vorstufe) nicht nur bilden, sondern ihn auch verbrennen können. Im Grunde käme das hochenergetische Laktat dem hungrigen Muskelgewebe gerade recht. Um als Langstreckenläufer erfolgreich zu sein, muss dies aber unbedingt verhindert werden. Denn in Muskeln verbranntes Laktat kann während eines Laufs nicht ersetzt werden, Kiruis Rennen wäre zu Ende, bevor es richtig begonnen hätte: Ein rapider Leistungsabfall würde ihn vorzeitig zum Aufgeben zwingen. Damit das nicht passiert, schickt sein autonomes Motorsystem eine Botschaft in die Muskelzellen, eine Art Kanban-Signal, wie wir es von den Lieferketten kennen. Der Befehl lautet: »Laktat nicht verbrennen, sondern sofort ans Gehirn weiterleiten!« Jetzt kommt es darauf an, dass die verschiedenen Abteilungen der Villa Motorik die richtigen Entscheidungen treffen und perfekt zusammenarbeiten: Der Befehl, Laktat nicht im Muskel zu verbrennen, sondern dem Gehirn zur Verfügung zu stellen, wird vom oberen Hirnstamm über Bahnen des sympathischen Nervensystems direkt an die Muskelfasern übermittelt. Das Laktat wird also aufgrund der zerebralen »Befehlslage« von den Muskelzellen ans Blut übergeben und der Hirnversorgung zugeführt – das Prinzip des Selfish Brain setzt sich durch.

Abel Kiruis Gehirn aber nimmt nicht nur, es gibt auch. Denn gleichzeitig erfolgt der Befehl, Fettsäuren aus dem Fettgewebe freizusetzen. Diese hochenergetischen Verbindungen sind für den Gehirnstoffwechsel uninteressant, für die Muskeln allerdings der optimale Brennstoff, um lange, konstante Leistung zu bringen.

Ob dieser Energietausch zwischen Muskeln und Gehirn für die Dauer des Wettkampfs gelingt, hängt nun entscheidend davon ab, wie gut der Brain-Pull des Athleten eingestellt ist. Nur ein hochkompetenter Brain-Pull kann eine derartige Laufleistung wie bei Kirui überhaupt ermöglichen. Mit Hilfe des Brain-Pulls zieht das Gehirn die in der Glukose enthaltene Energie an sich, bevor sie als Laktat in den Muskeln verbrannt werden kann, und sorgt gleichzeitig dafür, dass das Fettgewebe genügend Fettsäuren an die Muskelzellen abgibt. Um diesen Zustand über 42,2 Kilometer und 2:06,51 Stunden (die Zeit, mit der Kirui den Weltmeistertitel erlief) aufrechtzuerhalten, ist viel Training nötig. Wie wir bereits wissen, ist der Brain-Pull des Gehirns veränderbar, also lernfähig. Bei Läufern wie Abel Kirui besteht der Lernprozess des Gehirns darin, durch immer neue Trainingsläufe die verfügbare Energie für sich und den Körper möglichst so optimal einzuteilen, dass sie für die Marathondistanz reicht – ohne Leistungseinbruch.

Was passiert, wenn der Brain-Pull schwach ist? Dieses Experiment kann jeder untrainierte Läufer machen, der versucht, einen Marathon zu absolvieren. Ein schwacher Brain-Pull ist nur begrenzt in der Lage, die Laktatverbrennung in den Muskeln zu verhindern. Wenn die Muskeln das Laktat nutzen, fehlt die Energie im Gehirn, und die Leistungsfähigkeit stößt an eine schmerzhafte Grenze. Läufer nennen diesen gefürchteten Effekt »die Wand«, Stoffwechselforscher bezeichnen das Phänomen als »Central Fatigue« – die zentrale Erschöpfung. Droht dem Gehirn eine Energieunterversorgung, fährt es nach und nach den Verbrauch herunter. Es blockiert die Bewegungsbefehle im Motorkortex und vermindert gleichzeitig die Motivation. Das Gehirn signalisiert dem Körper: »Hör auf zu laufen!« Diesem Befehl kann sich ein Sportler trotz aller Willensstärke nicht lange widersetzen. Er läuft sozusagen gegen die innere Wand seiner Leistungsfähigkeit. Alle Strategien, sich zu motivieren, diesen toten Punkt zu überwinden, laufen ins Leere – es sei denn, die Befehlskette im Gehirn wird durchbrochen. Genau dies geschieht zum Beispiel bei der Verabreichung von vielen leistungssteigernden Substanzen. Sie greifen in das Warnsystem des Hirnstoffwechsels ein und lassen zu, dass trotz drohender Energiekrise im Gehirn Laktat in den Muskeln weiter verbrannt wird. In solch einer Situation droht das Gehirn regelrecht leerzulaufen, was dramatische Folgen haben kann. 1967 kam es bei einer Bergetappe der Tour de France zu einem tragischen Todesfall. Der Brite Tom Simpson war vor Entkräftung gestürzt. Herbeieilende Helfer wies Simpson noch an: »Helft mir auf …« Wenige Meter weiter fiel er tot vom Rad. In seinem Blut konnten später Alkohol und leistungssteigernde Substanzen nachgewiesen werden. Die genaue Todesursache blieb im Fall Simpson bis heute ungeklärt. Man weiß aber, dass Hirntod durch einen Schlaganfall eine der gefährlichsten Nebenwirkungen von Doping ist. Wer das körpereigene Warnsystem künstlich außer Kraft setzt, um seine Leistung zu optimieren, spielt mit dem eigenen Leben. Ehe man also zu derartigen Substanzen greift, sollte man versuchen, seinen Brain-Pull auf »legale« Weise zu trainieren. Denn auch so kann man als Sportler oder Amateur seine Leistung halten oder steigern.

Doch könnte auch allzu intensives Training die Schutzmechanismen des Körpers lahmlegen? Kann es vielleicht auch zu einer Überaktivität des Brain-Pulls kommen? Langstreckenläufer erleben dieses Phänomen manchmal, wenn sie übermäßig trainieren. Ein überaktiver Brain-Pull macht sich dadurch bemerkbar, dass das Herz zu schnell schlägt und das neuroendokrine System zu viel Kortisol freisetzt. Wie wir bereits erfahren haben, spielt das Nebennierenhormon bei der Energiebeschaffung durch das Stresssystem eine zentrale Rolle. Ist allerdings zu viel Kortisol im Blut, treten Nebenwirkungen auf. Sind bei einem Langstreckenläufer die Kortisolwerte im Blut durch die Aktivierung des Stresssystems überhöht, kann es dazu führen, dass Muskelgewebe angegriffen und abgebaut wird, um den Energiehunger des Gehirns zu befriedigen. So wie ein verhungernder Mensch unter Kortisoleinfluss abmagert, so verliert ein Leistungssportler, der einen überaktiven Brain-Pull hat (der ja auch das Speicherhormon Insulin unterdrückt), durch einen überanstrengenden Trainingslauf sogar Muskelmasse. Deshalb empfehlen Trainer auch, dass man als Langstreckenläufer regelmäßig seine Pulsfrequenz (z. B. mit einer Pulsuhr) misst und darauf achtet, dass sie kritische Grenzwerte (die man je nach Alter in Tabellen nachschlagen kann) nicht überschreitet. Denn ein zu hoher Puls ist ein verlässliches Zeichen dafür, dass der Brain-Pull stark belastet, wenn nicht sogar überlastet ist.

Alles eine Frage der Energieversorgung

Dass ein Wettkampf im Kopf entschieden wird, ist eine alte Binsenweisheit aus dem Sportjournalismus. Tatsächlich steckt aber mehr Wahrheit in diesem Satz, als man denken könnte. Ob sich sportlicher Erfolg einstellt, hängt nicht zuletzt vom richtigen Brain-Pull-Training eines Athleten ab. Dabei geht es aber nicht nur um die optimale Energieversorgung der Muskulatur, sondern auch um die des Gehirns.

»Ich habe versucht, die Uhr so weit wie möglich runterlaufen zu lassen, habe dann mit einer Körpertäuschung etwas Raumgewinn erzielt und hatte dadurch den Platz zu werfen«, so beschrieb Dirk Nowitzki den letzten Angriff der Partie. 1,1 Sekunden vor Spielende sicherte er so einen 94 : 92-Sieg über Indianapolis. Der deutsche Star der Dallas Mavericks ist einer der besten Basketballspieler der Welt. Er ist offenbar ein Spieler, der selbst einen Wimpernschlag vor dem Ende eines wichtigen Spiels noch die Übersicht behält und motorisch so sicher ist, dass er hochkonzentriert abschließen kann. Und das alles, obwohl er bereits fast ein komplettes Match auf höchstem Leistungsniveau absolviert hat.

Auch bei Nowitzkis Ausnahmeleistungen geht es um die Frage der Energieversorgung des Gehirns unter gleichzeitiger körperlicher Beanspruchung. Wie bei Lionel Messi kann man davon ausgehen, dass in Dirk Nowitzkis Gehirn der Brain-Pull optimal abgestimmt ist – in seinem Fall auf die Anforderungen eines Basketball-Matches, bei dem nicht nur die Koordination des Bewegungsapparates, sondern auch die Konzentration eine besonders große Rolle spielt. Liegen zwei Basketball-Teams gleichauf, entscheidet sich in den letzten Sekunden, wer gewinnt und wer verliert. Mit anderen Worten: Die Energieversorgung der Spielergehirne kann den Ausschlag über Sieg oder Niederlage geben.

Zurück zum Spiel: Auf der einen Seite lauert Dirk Nowitzki auf die Gelegenheit, den finalen Korb zu werfen. Sehen wir uns an, was in dieser Situation im Gehirn eines gegnerischen Basketballspielers passiert, der sich bereits an seiner Leistungsgrenze befindet: Das somatische (Bewegung), das autonome (Energie) und das neuroendokrine Nervensystem (Energie) haben bisher partnerschaftlich gearbeitet. Sie haben in enger Abstimmung dafür gesorgt, dass sowohl die Muskeln als auch das Gehirn mit Energie versorgt werden. Dabei wird das Energielevel im Gehirn permanent durch ATP-Sensoren kontrolliert, die sich sowohl im somatischen als auch im autonomen und neuroendokrinen Motorsystem befinden. Diese Sensoren messen, wie viele Energiepakete (ATP) dem Gehirn zur Verfügung stehen. Beim verteidigenden Spieler droht allerdings bereits seit einigen Minuten die Gefahr, dass die kritische ATP-Menge im Gehirn unterschritten wird. Jetzt hilft nur noch, Energie einzusparen. Bestimmte Körpersysteme, wie zum Beispiel das für die Fortpflanzung, sind bereits seit Beginn des Matches heruntergefahren, die Freisetzung des Sexualhormons Testosteron ist vorübergehend eingestellt worden – alles, um Energie zu sparen. Am Ende dieses Einsparprozesses steht die Blockierung des somatischen Systems, Bewegungsbefehle werden nicht mehr ausgegeben, der kritische Punkt der zentralen Erschöpfung steht unmittelbar bevor. Bevor dieser erreicht wird, kann es auch zu Sparmaßnahmen für bestimmte Gehirnleistungen kommen, wie wir sie im Prinzip von den neuroglukopenischen Symptomen der gestressten Examenskandidaten im Trier-Social-Stress-Test schon kennen: Die Konzentration lässt nach, Bewegungen sind weniger koordiniert, ebenso die Fähigkeit, kreativ zu denken und zu planen. Ein Spieler, der sich in dieser Phase befindet, neigt schlichtweg zu Fehlern. Fehler, die es einem geistig frischeren Gegner wie Dirk Nowitzki leichter machen, den entscheidenden Korb zu werfen.

Dass mit unserem Brain-Pull etwas nicht stimmt, merken wir immer dann, wenn er an seine Leistungsgrenzen stößt. Ein optimal arbeitendes Pullsystem hingegen macht sich kaum bemerkbar, es schnurrt wie ein laufruhiger Motor auf einer Landstraße. Die Flexibilität und Empfindlichkeit eines gesunden Brain-Pulls und somit die Fähigkeit, sich auf neue Situationen und Anforderungen einzustellen, sind enorm. Ein System, das derartig beansprucht wird, braucht aber auch seine Ruhephasen – zum Beispiel nachts, wenn wir schlafen. Ist der Brain-Pull allerdings gestört oder gar geschädigt, kann es selbst während des Schlafs zu kritischen Situationen kommen.