Letzte Aktualisierung: 30. April 2013

Glukose ist eine Zuckerart, auf die das Gehirn als Brennstoff angewiesen ist. Studien zeigen, dass sich ein Abfall der Glukoseverfügbarkeit negativ auf die Aufmerksamkeit, das Gedächtnis und das Lernen auswirken kann, und dass die Verabreichung von Glukose diese Aspekte der kognitiven Funktion verbessern kann. Außerdem verbraucht das Gehirn bei anspruchsvollen geistigen Aufgaben mehr Glukose. Daher kann es für eine gute kognitive Funktion besonders wichtig sein, den Blutzuckerspiegel auf einem optimalen Niveau zu halten. Regelmäßige Mahlzeiten können dazu beitragen.

Glukose als Brennstoff

Glukose ist eine Zuckerart, die vor allem aus stärkehaltigen Lebensmitteln (Brot, Reis, Nudeln und Kartoffeln) sowie aus Obst, Säften, Honig, Marmelade und Haushaltszucker stammt. Der Körper kann die verdaulichen Kohlenhydrate in diesen Lebensmitteln in Glukose aufspalten, die über den Blutkreislauf zum Gehirn und zu anderen Organen transportiert wird und dort Energie liefert. Der Körper reguliert den Blutzuckerspiegel streng; dies wird als Glukosehomöostase bezeichnet. Ein Prozess namens Glukoneogenese ermöglicht es dem Körper, seine eigene Glukose aus den Bausteinen Eiweiß und Fett herzustellen. Glukose kann in Form von Glykogen in der Leber und in etwas geringerem Ausmaß in den Muskeln gespeichert werden. Glykogen bildet eine Energiereserve, die bei plötzlichem Glukosebedarf (körperliche Anstrengung) schnell mobilisiert werden kann. Aber auch bei unzureichender Glukosezufuhr über die Nahrung (z. B. beim Fasten) kann der Körper Glukose durch Abbau seiner Glykogenspeicher gewinnen. Der Glykogenspeicher in der Leber ist 12 bis 18 Stunden nach dem Essen, z. B. beim Fasten über Nacht, fast aufgebraucht. Danach ist der Körper mehr auf Energie aus dem Abbau von Fetten angewiesen.

Der Energiebedarf des Gehirns

Das menschliche Gehirn besteht aus einem dichten Netz von Neuronen oder Nervenzellen, die ständig aktiv sind – auch im Schlaf. Um die zur Aufrechterhaltung dieser Aktivität erforderliche Energie zu erhalten, ist das Gehirn auf eine kontinuierliche Zufuhr von Glukose aus dem Blutkreislauf angewiesen. Eine gesunde Ernährung sollte 45-60 % der Gesamtenergie aus Kohlenhydraten liefern.1 Ein normalgewichtiger Erwachsener benötigt 200 g Glukose pro Tag, wovon zwei Drittel (etwa 130 g) speziell vom Gehirn benötigt werden, um seinen Glukosebedarf zu decken.

Das Gehirn konkurriert mit dem Rest des Körpers um Glukose, wenn der Spiegel sehr niedrig ist – wie z. B. beim Hungern. Indem es seinen Anteil an Glukose unter diesen Bedingungen genau kontrolliert, kann das Gehirn sein hohes Aktivitätsniveau aufrechterhalten. Dies geschieht durch zwei Hauptmechanismen: Erstens, indem es Glukose direkt aus dem Blut zieht, wenn seine Zellen wenig Energie haben, und zweitens, indem es die für den Rest des Körpers verfügbare Glukosemenge begrenzt, damit dem Gehirn mehr zur Verfügung steht.2,3 Diese Mechanismen sind überlebenswichtig. Im Gegensatz zu den Muskeln (einschließlich des Herzens) und der Leber kann das Gehirn Fettsäuren nicht direkt als Brennstoff verwenden.

Glukose und die geistige Leistungsfähigkeit

Trotz dieser ausgeklügelten Regulierung kommt es in bestimmten Hirnregionen zu kurzfristigen Einbrüchen der Glukoseverfügbarkeit. Diese können verschiedene kognitive Funktionen wie Aufmerksamkeit, Gedächtnis und Lernen beeinträchtigen.4

Studien über Glukose haben gezeigt, wie die Verabreichung dieses Zuckers die kognitiven Funktionen verbessern kann – insbesondere das Kurzzeitgedächtnis und die Aufmerksamkeit.4 Die meisten dieser Studien geben den Teilnehmern eine bestimmte Menge Glukose als Getränk. In einer Studie von Sünram-Lea und Kollegen wurde festgestellt, dass ein Glukosegetränk bei jungen Erwachsenen das verbale Langzeitgedächtnis und das räumliche Langzeitgedächtnis deutlich verbesserte. Die Wirkung war ähnlich, unabhängig davon, ob das Getränk nach einem nächtlichen Fasten, einem zweistündigen Fasten nach dem Frühstück oder einem zweistündigen Fasten nach dem Mittagessen konsumiert wurde.5 In ähnlicher Weise stellten Riby und Kollegen fest, dass Glukose das Gedächtnis verbessert.6

Die anspruchsvolleren geistigen Aufgaben scheinen besser auf Glukose zu reagieren als einfachere Aufgaben. Dies könnte daran liegen, dass die Glukoseaufnahme des Gehirns bei leichtem Stress, zu dem auch anspruchsvolle geistige Aufgaben gehören, zunimmt.4

Da das Gehirn empfindlich auf einen kurzfristigen Abfall des Blutzuckerspiegels reagiert und auf einen Anstieg des Blutzuckerspiegels anscheinend positiv reagiert, kann es für die Aufrechterhaltung der kognitiven Funktionen von Vorteil sein, einen angemessenen Blutzuckerspiegel aufrechtzuerhalten.4 Regelmäßige Mahlzeiten können dazu beitragen. Insbesondere Studien an Kindern und Jugendlichen haben gezeigt, dass das Frühstück die geistige Leistungsfähigkeit verbessern kann, indem es die Gedächtnis- und Aufmerksamkeitsleistung steigert.7

Schlussfolgerung

Das Gehirn ist ein hochaktives Organ, das auf Glukose als Brennstoff angewiesen ist. Glukose stammt entweder direkt aus kohlenhydrathaltigen Lebensmitteln und Getränken oder wird vom Körper aus Nicht-Kohlenhydratquellen hergestellt. Die Aufrechterhaltung eines optimalen Blutzuckerspiegels scheint für die Aufrechterhaltung einer guten kognitiven Funktion hilfreich zu sein, insbesondere bei geistig anspruchsvolleren Aufgaben. Die Einnahme regelmäßiger Mahlzeiten kann ein nützlicher Weg sein, dies zu erreichen.

1. Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) (2010). Wissenschaftliches Gutachten zu den Referenzwerten für Kohlenhydrate und Ballaststoffe in der Ernährung. EFSA Journal 8(3):1462.
2. Peters A (2011). Das egoistische Gehirn: Wettbewerb um Energieressourcen. American Journal of Human Biology 23:29-34.
3. Peters A, Kubera B, Hubold C, et al. (2011). The Selfish Brain: Stress und Essverhalten. Frontiers in Neuroscience 5(74):1-11.
4. Bellisle F (2004). Auswirkungen der Ernährung auf Verhalten und Kognition bei Kindern. British Journal of Nutrition 92(Suppl 2):227-232.
5. Sünram-Lea SI, Foster JK, Durlach P, et al. (2001). Glukoseerleichterung der kognitiven Leistung bei gesunden jungen Erwachsenen: Untersuchung des Einflusses der Fastendauer, der Tageszeit und der Plasmaglukosespiegel vor dem Verzehr. Psychopharmacology 157:46-54.
6. Riby LM, Law AS, Mclaughlin J, et al. (2011). Vorläufige Beweise dafür, dass die Einnahme von Glukose die prospektive Gedächtnisleistung fördert. Nutrition Research 31(5):370-377.
7. Hoyland A, Dye L & Lawton CL (2009). Eine systematische Übersicht über die Wirkung des Frühstücks auf die kognitive Leistung von Kindern und Jugendlichen. Nutrition Research Reviews 22:220-243.