Nicht-invasive Hirnstimulation zur Performance-Steigerung?

Die nicht-invasive Hirnstimulation (noninvasive brain stimulation, NIBS) umfasst Techniken, die das Gehirn durch äußere Reize ohne operative Eingriffe modulieren. Diese Methoden nutzen elektrische Ströme, Magnetfelder oder Ultraschall, um die neuronale Aktivität in Hirnregionen gezielt zu beeinflussen. Während sich frühere wissenschaftliche Studien primär auf Patienten mit neurologischen Defiziten konzentrierten, stehen bei neueren Untersuchungen die potenziellen Vorteile in der motorischen Rehabilitation, der neuromuskulären Kontrolle und der sportspezifischen Leistung im Fokus. Doch trotz vielversprechender Ergebnisse steht das Forschungsfeld aber immer noch vor großen Herausforderungen. Vor allem die Evidenz hinsichtlich der Stimulations- und Ergebnisparameter sowie der untersuchten Populationen ist weiterhin heterogen.

Vor diesem Hintergrund hat nun ein Forscherteam aus China 36 aussagekräftige Studien zu verschiedenen Stimulationstechniken, Sportarten und Parametern analysiert, die zwischen 2003 und 2023 publiziert wurden (1). Abgesehen von einem Fallbericht mit einem einzigen Footballspieler handelte es sich bei allen um randomisiert-kontrollierte Studien mit Kontrollgruppen, die Scheinbehandlungen durchliefen. Im Fokus des Interesses standen Parameter wie Kraft, Leistung, Regeneration und mentale Stärke bei Amateuren und Profis u. a. aus Ball-, Wasser- und Kampfsportarten.

Die verbreitetste NIBS-Technik war die transkranielle Gleichstromstimulation (transcranial direct current stimulation, tDCS) mit Ansteuerung des linken dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) und/oder des primär motorischen Kortex (M1). Teilweise wurden zusätzlich oder alternativ andere Bereiche des Gehirns angesteuert; insgesamt entfielen auf tDCS 31 Studien. Vier weitere Analysen untersuchten, wie sich die repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) von DLPFC oder M1 auswirkt. Zur transkraniellen Wechselstromstimulation (transcranial alternating current stimulation, tACS) des Okzipitalkortex gab es ebenfalls eine Studie.

Das Ergebnis der Übersichtsarbeit: 22 Studien zeigten deutliche Vorteile für die Interventionsgruppen: Je nach Technik und stimuliertem Bereich verbesserten sich u. a. die Muskelkraft, Ausdauer, Treffsicherheit und Entscheidungsfreudigkeit der Sportler. Zudem gab es Hinweise auf eine beschleunigte Regeneration und mehr mentale Stabilität unter den Teilnehmern. 14 der analysierten Studien zeigten allerdings nur gemischte Ergebnisse und in zwei Untersuchungen hatte NIBS keine Effekte. Alle nicht-invasiven Stimulationstechniken wurden gut vertragen; einige Studienteilnehmer berichteten von vorübergehenden leichten Kopfschmerzen oder Hautirritationen.

Bei einigen Sportarten zumindest scheint Hirnstimulation ein bemerkenswertes Potenzial zu besitzen, die für den Wettkampferfolg essentiellen Fertigkeiten zu verbessern:

– Mental erschöpfte Hobby-Schwimmerinnen konnten nach Stimulation des linken lateralen orbifrontalen Kortex mit anodaler tDCS ihr Training kraftvoller zu Ende führen.

– Hobby-Fußballer zeigten nach tDCS des linken DLPFC eine verkürzte Reaktionszeit des trainierten Musculus rectus femoris und des untrainierten Musculus triceps.

– Taekwondo-Profis profitierten von tDCS und spinaler DCS in Bezug auf selektive Aufmerksamkeit und Reaktionszeit.

– Hobby-Basketballer konnten nach tDCS des M1 genauer zielen und schneller dribbeln.

– Volleyballprofis zeigten nach rTMS des DLPFC eine verbesserte Hand-Fuß-Koordination und verkürzte Reaktionszeit.

– Bei professionellen Ruderern nahm nach tDCS des linken M1 die Muskelkraft und Belastbarkeit zu.

Sofern sich sportspezifische Parameter verbesserten, taten sie es deutlich. Die Treffsicherheit beim Basketball nahm um etwa 6 Prozent zu, die Explosivkraft für den vertikalen Sprung beim Parcour um etwa 15 Prozent, die Zeitspanne bis zur Erschöpfung der Athleten teilweise um mehr als 18 Prozent. Gesunde Nicht-Sportler, die an NIBS-Studien teilnahmen, verzeichneten danach Vorteile wie eine verbesserte motorische Lernfähigkeit, ein leistungsfähigeres Arbeitsgedächtnis und eine Reduktion vorhandener Ängste.

Zwei weitere Studien, die nach Beendigung der Analyse des chinesischen Forscherteams veröffentlicht wurden, stellten ebenfalls positive NIBS-Wirkungen fest. So ermittelte eine Studie mit 19 Profischwimmern, die wiederholt tDCS des M1 und DLPFC erhielten, Leistungssteigerungen und ein verbessertes Wohlbefinden (2). Eine weitere Untersuchung mit 20 jungen Sportschützen und tDCS des M1 ergab ein verbessertes Gleichgewicht sowie mehr Präzision beim Schießen (3).

Nach Auffassung der Autoren der eingangs genannten Übersichtsarbeit schränken jedoch die Heterogenität der Studiendesigns und Stimulationsprotokolle eine breite praktische Anwendung der Hirnstimulation derzeit noch ein. Zumal noch ungelöste ethische Bedenken zu klären wären, wie z. B. die Frage, ob die breite Anwendung von NIBS bei Gesunden unterstützt werden kann, solange negative Langzeiteffekte nicht ausgeschlossen sind, oder ob junge Athleten, deren Gehirnentwicklung nicht abgeschlossen ist – was erst mit etwa dem 25. Lebensjahr der Fall ist (Anmerkung d. Red.) – Zugang zu NIBS erhalten sollen. In der Diskussion ist schließlich aktuell auch, inwieweit solche Techniken die Anti-Doping-Regeln der World Anti-Doping Agency (WADA) tangieren, wenngleich Neurostimulation in der aktuellen WADA-Verbotsliste von 2026 noch nicht explizit erwähnt wird.

Die nicht-invasive Hirnstimulation bringen erhebliches Potenzial sowohl zur Optimierung der sportlichen Leistung als auch für die Rehabilitation mit. Es seien jedoch, so die Wissenschaftler, weitere Forschungen erforderlich, um die Wirkungsmechanismen zu klären, Protokolle zu standardisieren und robuste ethische Richtlinien zu etablieren, die die Sicherheit und Integrität der Athleten sowie einen fairen Wettbewerb gewährleisteten.

■ Plaum P

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