In children the way of life, nutrition and recreation changed in recent years and as a consequence body composition shifted as well. It is established that overweight belongs to a global problem. In addition, German children exhibit a less robust skeleton than ten years ago. These developments may elevate the risk of cardiovascular diseases and skeletal modifications. Heredity and environmental factors as nutrition, socioeconomic status, physical activity and inactivity influence fat accumulation and the skeletal system. Based on these negative developments associations between type of body shape, skeletal measures and physical activity; relations between external skeletal robustness, physical activity and inactivity, BMI and body fat and also the progress of body composition especially external skeletal robustness in comparison in Russian and German children were investigated. In a cross-sectional study 691 German boys and girls aged 6 to 10 years were examined. Anthropometric measurements were taken and questionnaires about physical activity and inactivity were answered by parents. Additionally, pedometers were worn to determinate the physical activity in children. To compare the body composition in Russian and German children data from the years 2000 and 2010 were used. The study has shown that pyknomorphic individuals exhibit the highest external skeletal robustness and leptomorphic ones the lowest. Leptomorphic children may have a higher risk for bone diseases in adulthood. Pyknomorphic boys are more physically active by tendency. This is assessed as positive because pyknomorphic types display the highest BMI and body fat. Results showed that physical activity may reduce BMI and body fat. In contrast physical inactivity may lead to an increase of BMI and body fat and may rise with increasing age. Physical activity encourages additionally a robust skeleton. Furthermore external skeletal robustness is associated with BMI in order that BMI as a measure of overweight should be consider critically. The international 10-year comparison has shown an increase of BMI in Russian children and German boys. Currently, Russian children exhibit a higher external skeletal robustness than the Germans. However, in Russian boys skeleton is less robust than ten years ago. This trend should be observed in the future as well in other countries. All in all, several measures should be used to describe health situation in children and adults. Furthermore, in children it is essential to support physical activity in order to reduce the risk of obesity and to maintain a robust skeleton. In this way diseases are able to prevent in adulthood. / Die Lebens- und Ernährungsweise sowie die Freizeitaktivitäten von Kindern haben sich im Laufe der letzten Jahre verändert. Daraus resultieren Veränderungen der Körperzusammensetzung. Es ist hinreichend bekannt, dass Übergewicht ein globales Problem ist. Des Weiteren weisen deutsche Kinder ein weniger robustes Skelett auf als noch vor 10 Jahren. Diese Entwicklungen können zu unterschiedlichen Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems bzw. des Skelettsystems führen. Neben genetischen Faktoren haben Umweltfaktoren wie Ernährung, sozialer Status, die körperliche Aktivität bzw. Inaktivität einen Einfluss auf die Fettakkumulation und das Skelettsystem. Aufgrund der negativen Entwicklungen wurden daher die Zusammenhänge zwischen dem Körperbautyp, Skelettmaßen und der körperlichen Aktivität; die Beziehungen zwischen der äußeren Skelettrobustizität, der körperlichen Aktivität bzw. Inaktivität, dem BMI und dem Körperfettanteil sowie die Entwicklung der Körperzusammensetzung insbesondere die äußere Skelettrobustizität von russischen Kindern im Vergleich zu deutschen Kindern überprüft. In einer Querschnittstudie wurden 691 Jungen und Mädchen im Alter von 6 bis 10 Jahren aus Berlin und Brandenburg untersucht. Es wurden anthropometrische Messungen vorgenommen, Fragebögen bezüglich der sportlichen Aktivität und Inaktivität beantwortet sowie ein Schrittzähler zur Bestimmung der körperlichen Aktivität von den Kindern getragen. Für den internationalen Vergleich der Körperzusammensetzung wurden Daten aus den Jahren 2000 und 2010 von deutschen und russischen Kindern verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass der pyknomorphe Körperbautyp die höchste und der leptomorphe Typ die niedrigste äußere Skelettrobustizität aufweisen. Leptomorphe Kinder könnten daher das höchste Risiko für Knochenerkrankungen im Erwachsenenalter aufweisen. Tendenziell zeigen pyknomorphe Jungen eine höhere körperliche Aktivität als die anderen Typen. Dies ist positiv zu bewerten, da die pyknomorphen Typen den höchsten BMI und Körperfettanteil besitzen. Wie die Resultate ergeben, kann die körperliche Aktivität zur Reduktion bzw. Inaktivität zur Erhöhung des BMIs und des Körperfettanteils führen. Die körperliche Inaktivität steigt mit zunehmendem Alter. Die körperliche Aktivität unterstützt weiterhin den Aufbau eines robusten Skeletts. Die äußere Skelettrobustizität ist ebenfalls positiv mit dem BMI assoziiert, so dass dargelegt werden konnte, dass der BMI als Maß für Übergewicht kritisch betrachtet werden sollte. Im internationalen 10-Jahresvergleich zeigt sich eine Zunahme des BMIs bei russischen Kindern und deutschen Jungen. Zurzeit weisen die russischen Kinder immer noch ein robusteres Skelett auf als die Deutschen jedoch ist das Skelett bei russischen Jungen weniger robust als noch vor 10 Jahren. Diese negative Entwicklung sollte weiterhin beobachtet werden auch in anderen Ländern. Alles in allem, sollten immer mehrere Maße zur Beschreibung des Gesundheitszustandes herangezogen werden. Weiterhin ist einer Förderung der körperlichen Aktivität bei Kindern notwendig, um zum einen das Risiko für Übergewicht zu minimieren und zum anderen ein robustes Skelett aufzubauen, um somit Erkrankungen im Erwachsenenalter vorzubeugen.

Fortschreitendes Alter geht häufig mit Leistungsabnahmen in kognitiven Aufgaben einher. Eine steigende Anzahl Studien zeigt, dass regelmäßige körperliche Aktivität negativen Alterseffekten entgegenwirken kann und somit zur Erhaltung kognitiver und zerebraler Funktionen im Alter beiträgt. Die vorliegende Dissertation untersuchte im Rahmen eines Ausdauertrainings die Zusammenhänge zwischen Veränderungen in der körperlichen Fitness und Veränderungen in Gehirn und Verhalten bei älteren Erwachsenen. Studie I zeigt, dass zuvor gefundene Vergrößerungen des Hippocampus auf Änderungen der Mikrostruktur des zugrundeliegenden Gewebes zurückgeführt werden können. Die Probanden, die ihre Fitness am meisten verbesserten, zeigten auch die stärkste Verdichtung des Hippocampusgewebes. Die Verdichtung des Gewebes stand wiederum in positivem Zusammenhang mit der Veränderung im Hippocampusvolumen. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass Veränderungen im Volumen aus einer Vermehrung der Zellmembranen resultieren und nicht aus der Ausdehnung bereits vorhandener Zellen. In Studie II hingen Veränderungen in der Fitness zusammen mit Veränderungen in der Mikrostruktur eines präfrontalen Traktes der weißen Substanz, nämlich dem Forceps minor. Gleichermaßen hingen die Veränderungen in der Mikrostruktur des Forceps minor mit Veränderungen in einem zusammengesetzten Maß fluider kognitiver Fähigkeiten zusammen. Dieses Ergebnis zeigt, dass Veränderungen in der Mikrostruktur der weißen Substanz möglicherweise zu den positiven Auswirkungen von körperlicher Aktivität auf kognitive Fähigkeiten beitragen. Studie III zeigt, dass Veränderungen der Fitness positiv mit Veränderungen der neuronalen Spezifität korrelieren, welches als indirektes Maß für dopaminerge Neuromodulation angenommen wird. Zusammenfassend erweitern die Ergebnisse dieser Dissertation die Literatur über positive Effekte von körperlicher Aktivität auf Alterungsprozesse und stärken den Kenntnisstand über zugrundeliegende Mechanismen. / Advanced age has been consistently linked to performance deterioration in cognitive tasks targeting the ability to mentally manipulate information. A growing body of literature suggests that regular physical exercise alleviates the adverse effects of age and helps to preserve cognitive and cerebral capacities in old age. The present dissertation investigated associations between changes in fitness and changes in cerebral and cognitive measures within a group of older adults who participated in an exercise intervention. Paper I shows that previously reported increases in hippocampal volume can be linked to exercise-induced changes in the underlying tissue microstructure. The participants who improved most in fitness showed most increments in hippocampal tissue density. Changes in tissue density were in turn positively associated with changes in hippocampal volume. This finding suggests that volumetric changes result from an increase in the bulk of cell membranes, and not from a mere dilation of existing cells. In Paper II, changes in fitness were associated with changes in the microstructure of a prefrontal white matter tract, namely the forceps minor. Likewise, changes in forceps minor microstructure were related to changes in a composite score of fluid cognitive abilities. This result indicates that changes in white matter microstructure may contribute to the beneficial effects of exercise on cognition. Paper III demonstrates that changes in fitness are positively correlated with changes in neural specificity, presumably an indirect marker of dopaminergic neuromodulation. In summary, findings from the present dissertation extend the literature on beneficial effects of exercise on age-related deterioration and add knowledge regarding the underlying mechanisms.

Human aging is associated with structural and functional brain deteriorations and a corresponding cognitive decline. Exergaming (i.e., physically active video-gaming) has been supposed to attenuate age-related brain deteriorations and may even improve cognitive functions in healthy older adults. Effects of exergaming, however, vary largely across studies. Moreover, the underlying neurophysiological mechanisms by which exergaming may affect cognitive and brain function are still poorly understood. Therefore, we systematically reviewed the effects of exergame interventions on cognitive outcomes and neurophysiological correlates in healthy older adults (>60 years). After screening 2709 studies (Cochrane Library, PsycINFO, Pubmed, Scopus), we found 15 eligible studies, four of which comprised neurophysiological measures. Most studies reported within group improvements in exergamers and favorable interaction effects compared to passive controls. Fewer studies found superior effects of exergaming over physically active control groups and, if so, solely for executive functions. Regarding individual cognitive domains, results showed no consistence. Positive effects on neurophysiological outcomes were present in all respective studies. In summary, exergaming seems to be equally or slightly more effective than other physical interventions on cognitive functions in healthy older adults. Tailored interventions using well-considered exergames and intervention designs, however, may result in more distinct effects on cognitive functions.