Neurodiagnostics in Sports: Investigating the Brain’s Potential to Optimize Performance in Athletes

Der moderne Leistungs- und Wettkampfsport verfolgt das anspruchsvolle Ziel, die Effizienz von Trainingsprozessen zu steigern und damit die motorische Leistungsfä-higkeit von SportlerInnen zu optimieren. In diesem Zusammenhang kommt dem zentralen Nervensystem eine entscheidende Bedeutung zu, da das Gehirn als Initia-tor jeglicher Willkürbewegungen gilt, indem es neuronale Impulse erzeugt, welche die Ausführung von Bewegungen steuern. Aktuellen neurowissenschaftlichen Untersu-chungen zufolge führen körperliche Aktivität im Allgemeinen und motorisches Lernen sowie regelmäßiges Training im Speziellen zu permanenten funktionellen und struk-turellen Anpassungen des Gehirns (Neuroplastizität). Darüber hinaus konnten bei SportlerInnen neuronale Expertise-Effekte nachgewiesen werden, die sich sowohl in einer angepassten Hirnmorphologie als auch in einer erhöhten Effizienz der neurona-len Verarbeitung manifestieren. Die Rolle des Gehirns und insbesondere motorisch relevanter Hirnareale bei der Ausführung einfacher und/oder komplexer (sportartspe-zifischer) Bewegungen sowie der Einfluss des Gehirns auf die motorische Leistungs-fähigkeit sind bisher jedoch nur unzureichend erforscht. Das Ziel der vorliegenden kumulativen Dissertation war daher unter Anwendung mo-dernster nicht-invasiver Bildgebungs- und Stimulationsverfahren in einem sportbezo-genen Kontext gegenwärtige Forschungslücken zu schließen. Dazu wurden zwei Studien durchgeführt, in denen neuronale Besonderheiten bei SportlerInnen im Ver-gleich zu Nicht-SportlerInnen untersucht wurden. Mit Hilfe der funktionellen Nahinfra-rotspektroskopie (fNIRS) konnte gezeigt werden, dass (1) die Hirnaktivität in Abhän-gigkeit zur Intensität während einer Radsportbelastung zunimmt, was darauf hindeu-tet, dass eine erhöhte Rekrutierung von Muskelfasern ein höheres Maß an neurona-len Ressourcen erfordert. In einer weiteren Studie wurde gezeigt, dass (2) die Erhö-hung der Erregbarkeit in motorisch relevanten Hirnarealen mittels transkranieller Gleichstromstimulation (tDCS) nicht per se zu positiven Effekten auf Verhaltensebe-ne führt, dass jedoch (3) bestimmte Parameter einer motorischen Leistung selektiv moduliert und optimiert werden können. Zusammenfassend unterstreichen die vorliegenden Ergebnisse das Potential nicht-invasiver Bildgebungs- und Stimulationsverfahren in einem sportbezogenen Kontext und tragen neue Erkenntnisse zu einem innovativen Forschungsgebiet bei. Die sys-tematische Anwendung dieser Methoden eröffnet neue Perspektiven in der zukünfti-gen Sportwissenschaft, um Trainingsergebnisse zu diagnostizieren, zu steigern und die motorische Leistungsfähigkeit von SportlerInnen zu optimieren. Dennoch bleiben einige Fragen bezüglich der zugrundeliegenden Mechanismen und möglichen Erklä-rungsansätzen noch unbeantwortet und müssen daher adressiert werden, um das gesamte Potential des Gehirns im Sport nutzen zu können.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Leipzig

Year

2021

Author dc:creator

• Seidel-Marzi, Oliver

• Neurodiagnostics
• Neuroplasticity
• Athletes
• fNIRS
• tDCS