Bewegung - ein Leben lang! Geistig beweglich sein und bleiben wie man sein Gehirn fit hält Erkenntnisse aus den Neurowissenschaften

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1 Baden, Bewegung - ein Leben lang! Geistig beweglich sein und bleiben wie man sein Gehirn fit hält Erkenntnisse aus den Neurowissenschaften Christian Enzinger Universitätsklinik für Neurologie, Medizinische Universität LKH Universitätsklinikum Graz

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4 Das kranke Gehirn klagt an! Anklage gegen den Eigentümer: auf Schädigung des Gehirns durch mangelnde Beachtung von vermeidbaren / behandelbaren Noxen: 5 Risikofaktoren erklären 80% des globalen Schlaganfallrisikos: Bluthochdruck, Rauchen, Fettleibigkeit, Ernährung, mangelnde körperliche Aktivität sowie auf Unterlassung schützender Maßnahmen: Ausbildung, geistige Beschäftigung, soziale Einbindung, intensivere körperliche Aktivität minimieren Risiko für neurologische Erkrankungen mit der Folge von Störungen der Hirnfunktion

5 Wege zur aktiven Gesundheitsvorsorge (gesundes Hirnaltern) Wissen Wissen & Bewusstmachung Eine Schlüsselrolle

6 Das menschliche Gehirn wiegt durchschnittlich 1,3 kg (1,2 kg Frau) benötigt enorme Mengen an Sauerstoff & Energie: obwohl es nur 2% der Körpermasse ausmacht, müssen 20 % des gesamten Blutes hindurchfließen! verbraucht mehr als 50% des Blutzuckers! besitzt nur geringe Speicherkapazitäten für Energie, daher führt bereits ein kurzzeitiger Ausfall der Energieversorgung zu Hirnschäden!

7 Das menschliche Gehirn besitzt ca. 100 Milliarden (10 11 ) = Nervenzellen, die durch etwa 100 Billionen (10 14 ) = Synapsen miteinander verbunden sind. Jedes Neuron ist mit 1000 anderen Neuronen verbunden!

8 Was macht den Menschen so besonders?

9 Wir lernen ein Leben lang!

10 Was wissen ÖsterreicherInnen über Nervenkrankheiten?

11 Wer transportiert relevantes medizinisches Wissen? Quellen der Information: 1. Massenmedien (82%) 2. Familie und Freunde (45%) 3. AllgemeinmedizinerIn (20%)

12 Beispiel Schlaganfall: Welche Risikofaktoren sind der Bevölkerung bekannt?

13 Wege zur aktiven Gesundheitsvorsorge (gesundes Hirnaltern) Umsetzung Umsetzung Eigenverantwortlichkeit des Individuums Wissen & Bewusstmachung Eine Schlüsselrolle

14 Gute kognitive Leistung und höheres Alter sind kein Widerspruch Geringe Unterschiede im Vergleich zu jungen Personen bis etwa 60 Jahre Erst mit 75 bis 80 Jahren sind stärkere Funktionsverluste zu erwarten Erst mit etwa 90 erreicht der Funktionsverlust etwa 1 Standardabweichung der Leistung junger Personen Etwa die Hälfte aller 81-jährigen hält den Leistungsstandard über weitere 7 Jahre

15 Gute kognitive Leistung und höheres Alter sind kein Widerspruch Geringe Unterschiede im Vergleich zu jungen Personen bis etwa 60 Jahre Erst mit 75 bis 80 Jahren sind stärkere Funktionsverluste zu erwarten Erst mit etwa 90 erreicht der Funktionsverlust etwa 1 Standardabweichung der Leistung junger Personen Etwa die Hälfte aller 81-jährigen hält den Leistungsstandard über weitere 7 Jahre Veränderungen geistiger Fähigkeiten im Alter: - Schwierigkeiten mit dem episodischen Gedächtnis - Herabgesetztes Arbeitszeitgedächtnis - Probleme mit der Aufmerksamkeit - Probleme im schnellen Wechsel zwischen Aufgaben - Höhere Ablenkbarkeit - Geringere Verarbeitungsgeschwindigkeit - Semantisches Gedächtnis und emotionale Regulation bewahrt

16 Was sich beim Altern / im Alter alles ändert (Alters?) Veränderungen des Gehirns: - Globale und regionale Volumenabnahme - Marklagerveränderungen (Mikroangiopathie) - Veränderungen in der Konnektivität - Veränderungen in der Organisation - Veränderungen an den Gefäßen -.

17 Neurology 2005; 64: Normalpersonen; Alter: 59.8±5.9 J. (50-75) 1.5T MRT des Gehirns zur Baseline und nach 6 Jahren Multivariate Regression depending variables F p age HbA1c fibrinogen body mass index Brain Volume Change Baseline BPF Brain Volume Change Baseline BPF Brain Volume Change Baseline BPF Brain Volume Change Baseline BPF

18 Brain Parenchymal Fraction Einflussfaktoren auf Verlust der Hirnmasse bei älteren Normalpersonen Dichotomisiert für HBA1C (Blutzuckereinstellung / Prä-Diabetes) * Dichotomisiert für BMI (Body Mass Index, Fettleibigkeit) Dichotomisiert Fibrinogen * (chronische Entzündungen) Ausgangspunkt.780 Gesamte Kohorte.775 Folgeuntersuchung nach 6 Jahren * signifikant

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20 Der Zusammenhang zwischen viszeraler Fettverteilung, Hirnstruktur und funktion bei gesunden Älteren

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22 Prävention Lebenstil und Gesundheits- Lebensstil Vorsorge wie alles zusammenhängt OR <1: bought more often by wine OR >1: buyers more often by beer buyers Food buying habits of people who buy beer or red wine Johansen et al. BMJ 2007 OBJECTIVE: To investigate whether people who buy wine buy healthier food items than those who buy beer. DESIGN: Cross sectional study. SETTING: Supermarkets in Denmark. Data Information on number, type of item, and total charge from 3.5 million transactions over a period of six months. RESULTS: Wine buyers bought more olives, fruit and vegetables, poultry, cooking oil, and low fat cheese, milk, and meat than beer buyers. Beer buyers bought more ready cooked dishes, sugar, cold cuts, chips, pork, butter or margarine, sausages, lamb, and soft drinks than wine buyers. CONCLUSIONS: Wine buyers made more purchases of healthy food items than people who buy beer.

23 Wege zur aktiven Gesundheitsvorsorge (gesundes Hirnaltern) - Aufbau einer Reserve Feed-Back Verstärkung & Korrektur Umsetzung Eigenverantwortlichkeit des Individuums Wissen & Bewusstmachung Eine Schlüsselrolle

24 Cajal s Doktrin ein Dogma, das lange Gültigkeit hatte Santiago Ramón y Cajal Cajal R Degeneration and Regeneration of the Nervous System. Oxford University Press, London; cited in Kesselring J 2001.

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26 Neuroplastizität Paillard:... the ability of a system to achieve novel functions, either by transforming its internal connectivity or by changing the elements of which it is made. Formen der Neuroplastizität: Entwicklungsplastizität (prä- und/oder postnatal unter Anpassungsdruck, nicht erklärbar durch vorprogrammierte Reifung) Adaptive Plastizität (intakte Individuen - ob jung, erwachsen oder alt - die sich in einem Lernprozess engagieren) Restorative Plastizität (bei Individuen mit Hirnschädigung - ob jung, erwachsen, oder alt mit Modifikationen der Hirnfunktion, dies sich durch die Art der Läsion oder dem Vikariationspotential nicht erklären lassen)

27 Was uns Tierversuche lehren: eine stimulierende Umgebung lässt Nervenzellen wachsen! Henriette van Praag, Gerd Kempermann & Fred H. Gage Nature Rev Neurosci 2000 Lebensbedingungen in unterschiedlicher Umgebung a A cage containing a running wheel for voluntary physical exercise (48 x 26 cm) b A standard housing cage (30 x 18 cm). c Cage for an enriched environment (86 x 76 cm). Enrichment consisted of social interaction (14 mice in the cage), stimulation of exploratory behaviour with objects such as toys and a set of tunnels, and a running wheel for exercise

28 Effekte von anregenden Elementen (Lernen und Bewegung) auf Zellproliferation und Neurogenese im Gyrus dentatus Both enrichment (k,l) and voluntary exercise (h, i) enhance the survival of newborn neurons. Learning did not affect cell survival (e,f), similar to controls (b,c). Confocal images of sections triple labelled for BrdU (red), NeuN (green, neuronal phenotype) and s100 (blue, selective for glia), show that relatively more cells become neurons in the running and enriched groups.

29 Lernen schützt auch den Menschen vor den Auswirkungen von Erkrankungen des Gehirns! Kognitive Reserve Hypothese: Erklärungsmodell für inkompletten Zusammenhang zwischen Hirnerkrankungen und kognitivem Status Hypothese: Intellektuelle Bereicherung (Bildungsgrad, Vokabular) minimiert Auswirkungen von Multipler Sklerose (MS) Pathologie auf Kognition

30 Positive Korrelation zwischen enrichment & default network - > erhaltene resting state activity während kognitiver Prozesse Negative Korrelation mit präfrontaler Aktivierung -> je weniger intellektuelle Reserve, desto höher verbrauchte Ressourcen für kognitiven Task Identes Muster mit zunehmender Anforderung Netzwerk-Expression korrelierte positiv mit Hirnatrophie -> höhere Erkrankungsschwere kognitiv ausgeglichen Gesunde Kontrollen: kein Effekt Beziehung zw. enrichment & zerebraler Effizienz nur im Kontext der Pathologie

31 Verghese 2003 Freizeitaktivitäten und das Erkrankungsrisiko für eine Demenz im Alter Über eine Beobachtungsdauer von 5.1 Jahren entwickelten 124 von 469 Individuen eine Demenz. Freizeitaktivitäten wie Lesen, Brettspiele, Musizieren und Tanzen reduzierten das Risiko!

32 Soziales Engagement: - Lebenspartner - Kinder - Verwandte - Freunde & Nachbarn - Religiöse Gemeinschaft - Interessensgruppen - Häufige Kontakte Vereinsamung und soziale Isolation stellen bedeutsame Risikofaktoren für Beeinträchtigungen der geistigen Leistungsfähigkeit im Alter dar!

33 Ursprüngliches Konzept: Anzahl individuell verfügbarer Neuronen/Synapsen entscheidend (geringere Häufigkeit von Demenz bei Individuen mit größeren Gehirnen) Gehirnreserve ( passives Modell ): ein großes Gehirn toleriert mehr Veränderungen, bevor die kritische Schwelle überschritten ist. Kognitive Reserve ( aktives Modell ): Funktion bedeutsamer als Größe. Das Gehirn steuert aktiv krankhaften Prozessen entgegen, indem es auf vorbestehende kognitive Leistungen oder Kompensationsmechanismen zurückgreift.

34 Jagust W. Neuron Jan 23;77(2):219-34

35 Das Gehirn ist zwar das wichtigste Organ im Körper, ist aber keine Insel!

36 Wie man sein Gehirn fit hält The Big Five 1. (Lebenslanges) Lernen geistige Aktivität! 2. Körperliche Aktivität in Bewegung bleiben! 3. Gesunde Ernährung brain food! 4. Meiden von übermäßigen Noxen (Alkohol, Drogen,...)! 5. Soziale Interaktion der Mensch: ein Zoon Politikon

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38 Universitätsklinik für Neurologie Graz Forschungseinheit für Neuronale Plastizität & Reparatur