Titelaufnahme

Titel
Influence of acute bouts of aerobic activity on working memory and fitness-related structural brain changes / vorgelegt von Karl Koschutnig
Verfasser/ VerfasserinKoschutnig, Karl
Begutachter / BegutachterinNeuper, Christa ; Fink, Andreas
Erschienen2013
Umfang194 Bl. : 2 Zsfassungen ; Ill., graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Diss., 2013
Anmerkung
Zsfassungen in dt. und engl. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Körperliche Aktivität / Arbeitsgedächtnis / Funktionelle Kernspintomografie / Körperliche Aktivität / Arbeitsgedächtnis / Funktionelle Kernspintomografie / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-57822 Persistent Identifier (URN)
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Influence of acute bouts of aerobic activity on working memory and fitness-related structural brain changes [19.3 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Viele Studien belegen den positiven Zusammenhang zwischen körperlicher Ertüchtigung und verbesserter Leistung in kognitiven Funktionen. Verbesserte Leistungen konnte in vielen kognitiven Funktionen gefunden werden. Ein Großteil der Forschung beschäftigt sich mit dem Einfluss auf das Arbeitsgedächtnis. Jedoch sind die genauen neurophysiologischen Effekte und hämodynamischen Korrelate von körperlicher Ertüchtigung weitestgehend unbekannt. In der vorliegenden Arbeit wurden neuronale Korrelate physischer Belastung untersucht und mögliche methodische Probleme evaluiert. Hierzu wurde in der ersten Studie geprüft, ob es zulässig ist das Verfahren der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) im direkten Anschluss an eine körperliche Ertüchtigung anzuwenden. Die zweite Studie hatte das Ziel den Einfluss körperlicher Ertüchtigung auf Reaktionszeit und Aktivierungsmuster zweier Arbeitsgedächtnismodelle mittels fMRT zu untersuchen. In der dritten Studie beschäftigten wir uns mit dem Zusammenhang des aktuellen Fitnesszustandes und möglichen strukturellen Veränderungen im Gehirn. Einerseits untersuchten wir die kortikale Dicke und andererseits beschäftigten wir uns mit der strukturellen Konnektivität, die mittels diffusionsgewichteter MR Bilder berechnet wurde. Die erste Studie zeigte keine signifikante Beeinflussung von akuter submaximaler körperlicher Belastung auf kortikale Aktivierungen. Das Verfahren der fMRT kann dem zu folge nach einer submaximaler körperlicher Belastung verwendet werden. Bei der zweiten Studie zeigten sich positive Effekte nur bei Aufgaben mit hohen Gedächtnisanforderungen, was auf eine selektive positive Beeinflussung hinweist. Weiters zeigte sich ein positiver Zusammenhang zwischen aktuellem körperlichen Fitnesslevel und der kortikalen Dicke in parietalen Bereichen sowie ein verstärkte strukturelle Konnektivität in fronto-temporalen Bereichen. Dies ist ein Hinweis dafür, dass körperliche Aktivität strukturelle Veränderungen auslösen kann.

Zusammenfassung (Englisch)

Beneficial effects of acute bouts of aerobic activity on cognitive functioning have frequently been reported. Most evidence is related to elderly adults, but little is known about this beneficial effect on young adults. Positive effects on cognitive functioning have been reported for a couple of functions. One prominent domain is related to working memory, however little is known about the specific neurophysiological and haemodynamic correlates of the benefit of aerobic exercise on cognitive performance. Only a handful of experiments have used neuroimaging techniques to shed light on the neuronal correlates of aerobic exercise. Here, the neuronal and haemodynamic correlates of the beneficial effects of physical exercise have been investigated and possible methodological problems associated with this approach were evaluated. In our first study we investigated the appropriateness of using fMRI to measure the haemodynamic correlates of cognitive improvement after acute bouts of sub-maximal exercise. Our second study addressed the influence of acute bouts of aerobic activity on two different working memory tasks in relation to reaction time and neuronal patterns of activation measured with fMRI. Finally, the third study was carried out to determine the influence of current fitness level on structural changes in certain brain regions using two different approaches: 1) cortical thickness and 2) structural connectivity based on diffusion-weighted MR data. The first study provides evidence that fMRI is appropriate for use after acute bouts of exercise. Results from the second study suggest that bouts of aerobic activity have selective beneficial effects on cognitive functions in the domain of working memory. These effects were specifically related to highest working memory load. Moreover, the actual level of fitness is associated with specific changes in brain structure.