Brainfood. Optimale Ernährung für einen optimalen Lernerfolg

I. Inhaltsverzeichnis

1. Zur Konzeption und Zielsetzung

2. Das Gehirn und Lernen
2.1. Nervenzellen
2.2. Was braucht das Gehirn?

3. Ernährung
3.1. Optimale Ernährung für geistige Fitness
3.2. Was man wann essen sollte

4. Fazit und Handlungsempfehlungen

5. Literaturverzeichnis

6. Anlagen

II. Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Zur Konzeption und Zielsetzung

Dass die Ernährung einen großen Einfluss auf die körperliche und geistige Leistungsfähigkeit des Menschen besitzt, ist hinlänglich bekannt. Allerdings beschränkt sich das mit der Ernährung in Zusammenhang stehende Allgemeinwissen zumeist auf die Beeinflussung der körperlichen Fitness durch die Aufnahme von Lebensmitteln oder Nahrungsergänzungsmitteln, sowie der Anpassung des Essverhaltens. Wenn sich Menschen mit ihrer Ernährung und Gesundheit auseinandersetzten gilt die Sorge zunächst eher den inneren Organen wie dem Magen (bei falscher Ernährung), der Leber (bei Alkoholkonsum) oder dem Herzen (bei Stress) (Kiefer/Zifko, 2006, S. 4). Dabei wird häufig außer Acht gelassen, dass auch die geistige Fitness durch Nahrung positiv, oder aber auch negativ, beeinflusst werden kann. Nicht immer sind die zur Verbesserung der körperlichen und geistigen Leistungsfähigkeit benötigten Nährstoffe deckungsgleich, vieles unterscheidet sich. Daher sollte das Ziel eine ausgewogene Ernährung darstellen, die nicht einseitig auf einen der beiden Faktoren abzielt. Vielmehr sollte eine gesunde und abwechslungsreiche Nahrung aufgenommen werden, die im Idealfall keinen der beiden Bereiche zu kurz kommen lässt. Durch Nahrungsmittel, die besonders für die geistige Leistungsfähigkeit sorgen, sogenanntes „Brainfood“, können beispielsweise der Umgang mit Stresssituationen verbessert und so längere Lernperioden möglich werden (ebd., S. 4). Damit können auch das Wohlbefinden und die Lebensqualität steigen. Insbesondere Schüler und Studenten sollten hier frühzeitig lernen, ihr Potential vollständig auszuschöpfen. Auch ernährungsbedingten Krankheiten und einer beschleunigten Alterung des Gehirns kann vorgebeugt werden (ebd., S. 20). Oftmals sind diese vor allem bedingt durch Nichtwissen, Unachtsamkeit oder schlicht Ignoranz.

In der folgenden Arbeit soll nun das Gehirn als komplexes Organ genauer betrachtet werden, insbesondere im Hinblick darauf, wie es arbeitet und welche Nährstoffe oder anderen Faktoren es für eine optimale Funktion benötigt. Darüber hinaus sollen die Auswirkungen einer groben Fehlernährung beleuchtet werden. Immer mit dem Ziel, auftretende Mängel frühzeitig erkennen und beheben zu können, um eine optimale geistige Leistungsfähigkeit zu erreichen.

2. Das Gehirn und Lernen

Das Gehirn ist die Schaltzentrale des menschlichen Körpers. Es besteht aus mehreren Milliarden Zellen, von denen jede mit bis zu 10.000 anderen Nervenzellen, Neuronen genannt, in Verbindung steht. Diese nehmen innerhalb von Sekunden Informationen auf und antworten mit einer Reflexauslösung. Das Gehirn regelt alle Abläufe im Inneren, insbesondere die Funktion sämtlicher Organe, und vollbringt somit täglich hochkomplexe organisatorische Aufgaben. (Kiefer/Zifko, 2006, S. 8) Obwohl es lediglich 2 % des Körpergewichts ausmacht, beansprucht es ganze 20 % des Stoffwechselumsatzes. (ebd., S. 32)

Das Gehirn kann Informationen empfangen und verarbeiten, oder auch mit Hilfe von Nervenzellen über das Zentralnervensystem versenden. Die Impulsweitergabe durch das Gehirn erfolgt sowohl teilweise willentlich als auch automatisch. Dabei werden Impulse über den Hirnstamm und das Rückenmark zu den Nervenfasern der jeweiligen Körperstelle geleitet, welche entsprechend agieren soll. (ebd., S. 8) Das Gehirn ist in mehrere Regionen unterteilt, die jeweils verschiedene Aufgaben haben. Zwei Bereiche der Großhirnhemisphären sind in diesem Zusammenhang besonders relevant. Zum einen der Hippocampus, welcher für die Speicherung von Informationen zuständig ist. Er bildet also das sogenannte „Gedächtnis“. Zum anderen die Amygdala, die wiederum für verschiedene emotionale Reaktionen sorgt, welche beispielsweise beim Lernen eine große Rolle spielen. (Kandel/Schwartz/Jessell, 1996, S. 9f.) Die Voraussetzung für eine optimale geistige Leistungsfähigkeit sind gesunde Zellen und Nervenbahnen, sowie chemische Botenstoffe. Das Gehirn ist darüber hinaus abhängig von einer guten Durchblutung und den richtigen Inhaltsstoffen im Blut, welche durch die Nahrungsaufnahme reguliert werden. Daher sollten die Essgewohnheiten auf den Gehirnbedarf abgestimmt werden. (Kiefer/Zifko, 2006, S. 8)

2.1. Nervenzellen

Allein im Gehirn eines Menschen befinden sich mehr als 100 Milliarden Nervenzellen. Jede einzelne ist ein selbstständiges Lebewesen und bildet, sowohl strukturell als auch funktionell, eine selbstständige Einheit. Trotzdem stehen sie über Synapsen alle miteinander in Kontakt und bilden so große Neuronenketten. Größe und Form eines Neurons können sehr stark variieren. Ihr Grundaufbau, wie in Abbildung 1 dargestellt, ist dabei aber immer gleich. (Faller/Schünke, 2012, S. 97)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Vereinfachte Darstellung eines Neurons (Faller/Schünke 2012, S. 97)

Das Zentrum der Zelle bildet das Perikaryon, auch Soma (Zellleib) genannt. Abgesehen von einem Zellkern enthält dieser nur wenige Zellorganellen. Den meisten Platz nehmen, wie in Abbildung 1 zu sehen, die Nissl-Schollen aus rauem endoplasmatischem Retikulum (RER) ein. (ebd., S. 98) Das RER bildet das Hauptmembransystem von insgesamt dreien in einer Zelle. (Kandel/Schwartz/Jessell, 1996, S. 60) Es besteht zum einen aus der Kernhülle und setzt sich zum anderen in stark gefalteten Röhren im Zytoplasma (Zellsaft) fort. Ihre raue Struktur erhalten die Lamellen durch angelagerte Ribosomen. Die große Oberfläche des RER ermöglicht einen besonders schnellen Ablauf von bestimmten Stoffwechselreaktionen und Stoffaustauschen. (Faller/Schünke, 2012, S. 7)

Zwischen dem RER liegen zudem noch freie Ribosomen, welche für die Eiweißsynthese zuständig sind, und die Mitochondrien, welche den Zellen die notwendige Energie für alle Stoffwechselprozesse liefern. (ebd., S. 7f.)

Die Neurotubuli der Zellen transportieren unlösliche Eiweiße, wie Transmitter und Enzyme, durch den Axonhügel und den Neuriten zu den Synapsen. Sie garantieren somit einen gerichteten Stofftransport innerhalb der Zelle. (ebd., S. 98f.)

Der Neurit, auch Axon genannt, geht am Axonhügel von dem Perikaryon ab. Er kann sich in mehrere Abgänge aufteilen und bis zu 100cm lang werden. Neuriten sind von einer dicken Myelinhülle (Schwann-Scheide) umgeben. Sie besteht aus phosphorlipidhaltigen Membranen und hat in bestimmten Abständen Einschnürungen, die sogenannten Ranvier-Schnürringe. Die Schwann-Scheide dient der elektrischen Isolierung des Neuriten und dessen mechanischem Schutz. Elektrische Signale können daher nur von einem Schnürring zum nächsten weitergegeben werden. Durch diese Ummantelung kann die Erregungsleitung sprunghaft und somit auch besonders schnell erfolgen. Diese sogenannten markhaltigen Neuriten können eine Leistungsgeschwindigkeit von bis zu 120 m/s erreichen. Die Myelin-Scheiden werden im Gehirn von Oligodendrozyten gebildet. Am Ende eines jeden Neuriten sitzen mehrere Synapsen, die in Kontakt zu den umliegenden Organen oder Nervenzellen treten können. (ebd., S. 98)

Der Zellkörper ist rundum von den Dendriten umgeben. Pro Zelle können es bis zu 1000 Stück sein. Diese verzweigten Fortsätze empfangen elektrisches Erregungspotential aus umliegenden Neuronen und leiten dieses über ihren Perikaryon und den Neurit entweder direkt zu dem ausführenden Organ, oder geben die Erregung an die nächste Nervenzelle weiter. Die Reizübertragung von den Synapsen einer Nervenzelle zu den Dendriten der Nächsten erfolgt indirekt durch chemische Botenstoffe. (ebd., S. 98) Die Informationen in der Synapse müssen einen Schwellenwert erreichen, um an das nächste Neuron weitergegeben werden zu können. Ist der Reiz nicht stark genug, geht er auf dem Weg zum Gehirn oder zu den ausführenden Organen verloren. (Kiefer/Zifko, 2006, S. 8)

Für das Erreichen des Schwellenwertes spielt die Frequenz, also die Anzahl an aufgenommenen Aktionspotentialen pro Zelleinheit, die entscheidende Rolle. Das negative Ruhepotential einer Zelle liegt bei -60 mV und entsteht durch einen elektrischen Spannungsunterschied zwischen Zellinnerem und Zelläußerem. Bei einer Erregung des Neurons verändert sich das Membranpotential für weniger als eine Millisekunde auf +20 mV. (Faller/Schünke, 2012, S. 100)

Während dieses kurzen Aktionspotentials können die elektrischen Informationen in chemische Botenstoffe umgewandelt werden, indem aus der kolbenförmigen Verdickung am Ende einer Synapse sogenannte Vesikel abgegeben werden. Letztere enthalten gespeicherte Neurotransmitter, die so den Synaptischen Spalt zwischen den beiden Neuronen überwinden und sich an den entsprechenden Rezeptoren der Dendriten anlagern. Sobald sie fest mit der postsynaptischen Membran der neuen Zelle verbunden sind, wird die Erregung innerhalb der Zelle wieder in elektrischer Form weitergeleitet. Werden jedoch von der vorherigen Nervenzelle hemmende Überträgerstoffe, wie z.B. Glycin oder γ-Aminobuttersäure, ausgeschüttet, oder es sind für die Botenstoffe keine passenden Rezeptoren vorhanden, so wird die Weiterleitung einer Erregung gehemmt und endet an dieser Stelle. (ebd., S. 101ff.)

2.2. Was braucht das Gehirn?

Das Gehirn funktioniert nicht einfach selbstverständlich und autonom. Um eine optimale körperliche und geistige Leistungsfähigkeit gewährleisten zu können, muss eine ideale Hirnstoffwechseltätigkeit vorliegen. (Kiefer/Zifko, 2006, S. 5) Diese wird insbesondere durch eine ausreichende Sauerstoffzufuhr garantiert. Das menschliche Gehirn benötigt ca. 75 Liter Sauerstoff pro Tag (ebd., S. 10), was insgesamt 40 % des gesamten Sauerstoffbedarfs des Körpers ausmacht. (Bensberg/Messer, 2010, S. 56) Das bedeutet, dass das Gehirn täglich von ca. 1.200 Litern Blut durchströmt wird, um die erforderliche Menge Sauerstoff zu transportieren. (Kiefer/Zifko, 2006, S. 10) Der Sauerstofftransport im Gehirn wird durch das Spurenelement Eisen garantiert. (ebd., S. 32) Die Sauerstoffversorgung ist der wichtigste Faktor für den Stoffwechsel im Gehirn. Sollte diese einmal für lediglich 2 Minuten nicht gewährleistet sein, so kann das zum Absterben von Gehirnzellen führen. Nach 10 Minuten ist eine Reaktivierung derselben ausgeschlossen und es ist mit bleibenden Schäden zu rechnen. (ebd., S. 10)

Ein weiterer Faktor für eine optimale Hirnaktivität ist eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr. Die gesamte Herz-Kreislauf-Funktion ist auf die uneingeschränkte Verfügbarkeit von Wasser angewiesen. Bereits ein Flüssigkeitsverlust von 15-20 % kann tödlich enden, denn Wassermangel erhöht die Blutviskosität. Die durch die Zähflüssigkeit bedingt schlechtere Mikrozirkulation des Blutes mindert die Sauerstoffversorgung des Gehirns. Dieses stellt seine Funktionen durch den Sauerstoffmangel ein. Ausreichend Flüssigkeit ist also die Grundvoraussetzung für eine optimale Kreislauffunktion. (ebd., S. 10) Zudem besteht das Gehirn zum Großteil aus Gehirnflüssigkeit (Liquor), welche sich täglich erneuert. (Bengsberg/Messer, 2010, S. 57) Auch die Nahrungsaufnahme über den Darm ist ausschließlich mit Hilfe von Flüssigkeit möglich. (Kiefer/Zifko, 2006, S. 33)

Neben Sauerstoff braucht das Gehirn auch eine große Menge Energie für seine Stoffwechselprozesse. Diese liefert, neben Fett, vor allem Glucose. Als kleinster Baustein der Kohlenhydrate bildet es die Hauptenergiequelle (Kiefer/Zifko, 2006, S. 39) Das Gehirn benötigt 60 % des gesamten Glucoseumsatzes des Körpers. (Bengsberg/Messer, 2010, S. 57) Das sind insgesamt ca. 120 g täglich. (Kiefer/Zifko, 2006, S. 39)

Ebenfalls einen bedeutenden Beitrag zur Gehirnaktivität leisten Hormone und chemische Botenstoffe, sogenannte Neurotransmitter. Letztere dienen der Übertragung von Informationen zwischen den Nervenzellen im Gehirn, indem sie Neuronen aktivieren. Dabei ist die Menge der funktionstüchtigen Botenstoffe entscheidend für die Aktvierung der Zellen. Deren Bildung wird durch die ausreichende Aufnahme von Vitaminen und Spurenelementen garantieren. Werden nicht ausreichend Botenstoffe produziert, so ist mit Hirnfunktionsstörungen wie Konzentrationsmangel, einem Verlust des Neuzeitgedächtnisses, verminderter Reaktionsfähigkeit, eingeschränkter Rechenfunktion und weiteren zu rechnen. (ebd., S. 10)

Eine besondere Bedeutung für die Gedächtnisfunktion kommt dabei dem Botenstoff Acetylcholin zu. (ebd., S. 11) Es ist ein Bestandteil von Enzymen, die an der Umwandlung von Cholesterin, einem Membranlipid (Czihak/Langer/Ziegler, 1981, S. 49) dass sich bei Überschuss an Gefäßwänden anlagert, beteiligt sind. So vermeidet dieser Botenstoff die Ablagerungen von Cholesterin in Arterien und die Erkrankung an Arteriosklerose. (Kiefer/Zifko, 2006, S. 56) Arteriosklerose ist der Hauptgrund für eine chronische (dauerhafte) Mangeldurchblutung des Gehirns. Eine solche Mangeldurchblutung führt zwangsläufig zu einer verminderten geistigen und körperlichen Leistungsfähigkeit. (ebd., S. 10)

3. Ernährung

Obwohl nicht jeder seine Milch direkt vom Bauern holen oder die Petersilie aus seinem eigenen Garten essen kann ist der Zugang zu hochwertigen und abwechslungsreichen Lebensmitteln heutzutage einfacher denn je. Neben Faktoren wie dem Genuss, Bequemlichkeit und Gewohnheit, ist die gesunde Ernährung vor allem noch eine Sache des Geldes. Insbesondere frische Produkte, wie Obst oder Gemüse, aber auch Fisch und Fleisch, sind verhältnismäßig kostspielig. Auch Vollkornprodukte sind häufig deutlich teurer als ihre Pendants aus Weißmehl. Neben der Preisentscheidung spielt auch vermehrt das Gewissens und die Einstellung eine Rolle. Viele Menschen wollen lieber auf regionale Produkte zurückgreifen oder sich vegetarische, bzw. vegan ernähren. Die Einschränkung auf gewisse Teile des Nahrungsangebots erschwert jedoch eine ausgewogene Ernährung.

Gesundheitlichen Voraussetzungen spielen auch eine immer größere Rolle. Viele laktose- oder glutenintolerante Menschen, Allergiker, Diabetiker und viele mehr müssen auf gewisse Nahrungsmittel ganz oder teilweise verzichten. Bequemlichkeit und Zeitmangel führen zudem dazu, dass vermehrt auf Convenience-Produkte zurückgegriffen wird, welche, abgesehen von Konservierungsstoffen und Zucker, meist nicht viele Nährstoffe enthalten. Menschen bevorzugen darüber hinaus insbesondere geschmacksintensive, also beispielsweise sehr süße oder sehr salzige, Nahrung. Diese weist aber zumeist auch einen hohen Fettanteil auf, da Fett als Geschmacksträger zugegeben wird. Eine richtige Ernährung ist schwer zu definieren, zumal jeder Körper anders reagiert und unterschiedliche Bedürfnisse hat. Nichtsdestotrotz soll diese Arbeit im Folgenden Empfehlungen zur Umsetzung und gewisse Richtlinien für eine ausgewogene Ernährung bieten.

3.1. Optimale Ernährung für geistige Fitness

Unverzichtbar für das Gehirn ist der Sauerstoff. Obwohl die Versorgung zum größten Teil über die Luft erfolgt, kann der eingeatmete Sauersoff ohne die richtige Ernährung nicht vollständig zum Gehirn transportiert und dort verwertet werden. Das Spurenelement Eisen ist sowohl an der Produktion von Hormonen und Botenstoffen im Gehirn beteiligt, als auch ein wichtiger Bestandteil von Blutzellen. Ohne Eisen kann im Körper kein Sauerstofftransport stattfinden. Ein Eisenmangel hat eine Blutarmut (Anämie) zur Folge, die sich durch körperliche Leistungseinschränkungen und Müdigkeit, sowie Konzentrations- und Merkschwierigkeiten auszeichnet. Eisenreiche Lebensmittel sind unter anderem rotes Fleisch, Soja, Linsen, Spinat, und Haferflocken. (Kiefer/Zifko, 2006, S. 51f.) Männer sollten täglich 10 mg und Frauen sogar bis zu 15 mg Eisen zu sich nehmen. Im Falle einer Schwangerschaft erhöht sich der Bedarf auf bis zu 30 Milligramm. (DGE, o.V., 2016)

[...]