Wenn wir uns bewegen, passiert im Gehirn nicht nur „eine Sache“, sondern ein ganzes Bündel von Prozessen. Akute körperliche Aktivität verändert innerhalb kurzer Zeit neurochemische Marker, die eng mit Lernen und Gedächtnis zusammenhängen.
Eine der bekanntesten Studien dazu stammt von Winter et al. (2007) aus Münster. In dieser randomisierten Crossover-Studie lernten 27 gesunde Erwachsene neue Vokabeln nach drei verschiedenen Bedingungen: intensiven anaeroben Sprints, lockerem Laufen oder einer Ruhephase. Neben Lernrate und Behaltensleistung wurden auch periphere Marker wie BDNF, Dopamin, Adrenalin und Noradrenalin gemessen. Nach den intensiven Sprints wurde die Vokabelliste etwa 20 % schneller gelernt als in den anderen Bedingungen. Gleichzeitig stiegen die Konzentrationen von BDNF und Katecholaminen deutlich an. Die Autor:innen interpretieren diese Stoffe als mögliche Vermittler des Effekts. Didaktisch bedeutet das: Kräftige Bewegung kann das Gehirn vor einer Lernphase in einen Zustand versetzen, in dem neue Informationen schneller und stabiler enkodiert werden.
BDNF steht für Brain-Derived Neurotrophic Factor. Dabei handelt es sich um ein Protein, das im Gehirn wie eine Art Wachstums- und Reparaturfaktor für Nervenzellen wirkt. BDNF unterstützt das Wachstum und die Stabilisierung synaptischer Verbindungen – also genau jener Kontakte zwischen Nervenzellen, auf denen Lernen beruht. Besonders im Hippocampus, einer zentralen Struktur für Gedächtnisbildung, fördert BDNF sowohl das Überleben neuer Nervenzellen als auch deren Integration in bestehende Netzwerke. Außerdem spielt BDNF eine wichtige Rolle bei der Langzeitpotenzierung (LTP). Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem synaptische Verbindungen nach wiederholter Aktivierung dauerhaft stärker werden. Ohne solche Verstärkungsprozesse entstehen keine stabilen Erinnerungen. Wichtig ist jedoch: BDNF erzeugt nicht automatisch Lernen. Es schafft vielmehr eine biologische Voraussetzung, die das Gehirn aufnahmefähiger für neue Informationen macht.
Ein zweiter Mechanismus betrifft das Lernen während der Bewegung. In einer EEG-Studie von Schmidt-Kassow et al. (2010) aus Frankfurt lernten Erwachsene neue Vokabeln entweder sitzend oder während leichter körperlicher Aktivität. Neben den Lernergebnissen wurden ereigniskorrelierte Potenziale (ERP) gemessen. In der Bewegungsbedingung zeigte sich ein stärkerer N400-Effekt, ein Signal, das in der Sprachforschung mit semantischer Verarbeitung und Bedeutungsintegration verbunden ist. Gleichzeitig schnitten die Teilnehmenden in den anschließenden Vokabeltests besser ab. Die Daten sprechen vorsichtig formuliert dafür, dass leichte Bewegung die sprachliche Verarbeitung beim Enkodieren nicht behindert, sondern vertiefen kann. Für Lernräume ist das eine wichtige Erkenntnis: Gehen, Sprechen und Denken müssen sich nicht gegenseitig stören.
Noch näher an didaktischen Situationen liegt eine Anschlussstudie derselben Arbeitsgruppe (Schmidt-Kassow et al., 2014). Erwachsene lernten Vokabeln entweder im Sitzen oder während sehr langsamen Gehens auf einem Laufband. In beiden Experimenten war die spätere Abrufleistung in der Gehbedingung höher; im zweiten Experiment schnitten 63 % der Teilnehmenden beim Lernen in Bewegung besser ab als beim Sitzen. Gemessen wurden auch BDNF und Cortisol. Für BDNF zeigte sich hier kein direkter Zusammenhang mit der Lernleistung. Interessant war dagegen das Muster beim Cortisol: Bessere Lernleistungen gingen mit einer geringeren Abnahme des Speichelcortisols während der Gehbedingung einher. Das deutet darauf hin, dass Lernen in Bewegung nicht einfach durch „mehr Aktivierung“ funktioniert. Eher scheint ein Zustand milder Aktivierung ohne Überstressung günstig zu sein.
Ein weiterer wichtiger Befund betrifft Aufmerksamkeit und exekutive Funktionen. In der Berliner Studie von Budde et al. (2008) absolvierten 115 Jugendliche entweder eine zehnminütige koordinative Übungseinheit oder eine reguläre Sportstunde. Vor und nach der Intervention bearbeiteten sie den d2-Test zur Messung von Aufmerksamkeit und Konzentration. Beide Gruppen verbesserten sich, doch die koordinative Bedingung zeigte signifikant stärkere Effekte – obwohl die Herzfrequenz in beiden Gruppen vergleichbar war. Die Autor:innen schließen daraus, dass nicht allein die körperliche Belastung entscheidend ist, sondern der koordinative Charakter der Bewegung. Bewegungen, die Abstimmung, Timing, Bilateralität und Fehlerkorrektur verlangen, scheinen besonders stark jene Netzwerke zu aktivieren, die auch für Aufmerksamkeitssteuerung zuständig sind.
Die langfristige Perspektive zeigt die Studie von Niemann, Godde und Voelcker-Rehage (2014). In einem zwölfmonatigen randomisierten Training wurden Ausdauertraining, Koordinationstraining und eine Kontrollgruppe verglichen. Die Ergebnisse zeigten messbare Veränderungen im Hippocampusvolumen. Besonders interessant: Koordinationstraining führte zu einem signifikanten Zuwachs im Hippocampus, während Ausdauertraining vor allem Veränderungen in anderen Bereichen zeigte. Diese Befunde sind deshalb relevant, weil sie eine verbreitete Verkürzung auf reine Ausdaueraktivität aufbrechen. Auch komplexe koordinative Bewegung steht offenbar mit plastischen Veränderungen in genau jener Struktur in Zusammenhang, die für Gedächtnisbildung zentral ist.
Nimmt man diese Studien zusammen, entsteht ein differenziertes Bild dessen, was im Gehirn bei Bewegung geschieht. Intensive Bewegung kann kurzfristig neurochemische Lernfenster öffnen. Leichte Bewegung während des Lernens kann die semantische Verarbeitung unterstützen. Koordinative Bewegung scheint Aufmerksamkeits- und Kontrollprozesse besonders stark zu aktivieren. Und regelmäßiges Training kann mit strukturellen Veränderungen im Hippocampus einhergehen. Für Lernräume bedeutet das: Entscheidend ist nicht nur, ob Menschen sich bewegen, sondern wann, wie komplex die Bewegung ist und wie eng sie mit Denkprozessen verbunden wird.