Beteiligtes Bernstein-Mitglied: Petra Ritter

Robert Sapolsky von der Universität Stanford behauptete vor Kurzem, dass Schachspieler:innen bei Turnieren bis zu 6.000 Kalorien am Tag verbrennen, das ist dreimal so viel wie der Tagesdurchschnitt.

„Diese Aussage beruht auf der Atemfrequenz, dem Blutdruck und den Muskelkontraktionen“, erläutert Ritter. „Auch wenn diese Werte bei Schachspielenden genauso hoch sein können wie bei Athletinnen und Athleten, heißt das nicht, dass die gleiche Menge Energie verbraucht wird.“

Ritter verweist darauf, dass Messungen des Energieverbrauchs mit indirekter Kalorimetrie – der Standardmethode in der Sportphysiologie – ergaben, dass Schachspieler:innen im Spiel im Schnitt 1,67 Kalorien pro Minute verbrauchen, im Vergleich zu 1,53 in Pausen. Das ist ein moderater Anstieg von 10 %.

„Die meiste Energie wird durch intrinsische Aktivität für grundlegende Körperfunktionen verbraucht. Zusätzliche Aufgaben wie Lesen verbrauchen nicht mehr als 5 % zusätzliche Energie“, ergänzt Ritter.

Die „dunkle Energie“ des Gehirns

Tatsächlich ist die Stoffwechselaktivität des Gehirns bekanntermaßen bewundernswert konstant, doch der Energieverbrauch der intrinsischen Aktivität ist noch unklar und wird häufig als „dunkle Energie“ des Gehirns bezeichnet.

Wir wissen jedoch, dass das Gehirn zwar nur 2 % des Körpergewichts ausmacht, dafür aber für 20 % des Sauerstoffbedarfs im Ruhezustand verantwortlich ist. Es verbraucht 3,5 ml Sauerstoff pro 100 g Hirngewebe. Das ist der 10-fache Energieverbrauch anderer Organe.

Etwa 25 % des Energieverbrauchs im Gehirn geht für Routineaufgaben verloren, wie die Reparatur von DNS-Schäden, während der Rest für neuronale Aktivitäten verbraucht wird. Dieses Verhältnis scheint speziesübergreifend stabil zu sein.

„Es stimmt zwar, dass weniger Gehirnaktivität weniger Energie verbraucht, doch Schätzungen zufolge verbrennen acht Stunden extrem anstrengender geistiger Arbeit etwa 100-200 zusätzliche Kalorien“, berichtet Ritter.

Das Gehirn wird fast ausschließlich mit Glukose bei aeroben Bedingungen versorgt. Somit ist die Glukoseaufnahme ein indirektes Anzeichen für den Energieverbrauch. Mit radioaktiv gekennzeichneter Glukose, ergänzt durch Aufzeichnungen der neuronalen Aktivität, können Forschende Veränderungen im Sauerstoffbedarf des Gehirns dokumentieren.

„Daher wissen wir, dass der tägliche Energiebedarf des Gehirns ziemlich stabil bei 500 Kalorien am Tag liegt“, merkt Ritter an. Schlechte Nachrichten für alle, die sich gern schlank denken würden.

Der Energiesparmodus des Gehirns

Ritter findet, dass die Auswirkungen von Fasten und sportlicher Aktivität auf den Energiestoffwechsel im Gehirn ein interessanterer Aspekt dieser Frage darstellen. Bei einem Mangel an Glukose werden alternative Energiequellen wie Ketonkörper, Lactat und Mittelketten-Triglyceride angezapft.

„Der Körper passt sich durch eine Verlangsamung des Stoffwechsels an ein dauerhaftes Kaloriendefizit an: Er senkt den Energiebedarf und den oxidativen Stress. Durch ein Kaloriendefizit von 15 % über zwei Jahre verbraucht man täglich etwa 80-120 Kilokalorien weniger, als durch den reinen Gewichtsverlust zu erwarten wäre“, erklärt Ritter.

Im EU-finanzierten Projekt BrainModes hat Ritter mit Scans einzelner Gehirne Simulationen der Gehirnfunktion durchlaufen lassen und so Folgerungen für wirksame Lernstrategien abgeleitet.

„Das Gehirn scheint beim Lernen viel Energie zu sparen, indem es mit Phänomenen des Kurzzeitgedächtnisses wie neuropsychologischen Engrammen arbeitet“, sagt Ritter.

Ritter erforscht nun das aufkommende Gebiet der „Turbulenz“, das sich an die statistische Physik, Thermodynamik und Informationstheorie anlehnt, um Erkenntnisse über die Ebenen der Gehirnorganisation zu erhalten.

„Wir erarbeiten ein zusammenhängendes Bild davon, wie Energie Informationen erschafft und diese dann repräsentiert und auf die unterschiedlichen Ebenen, von zellulären bis zu kognitiven Prozessen, verteilt. Das modellieren wir mit Turbulenzdynamiken“, fügt Ritter hinzu.

Bisher scheint es, als müssten wir die Schachfigur aus der Hand legen und zu den Sportschuhen greifen, um Gewicht zu verlieren.