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Cardiorespiratory Fitness and Neurophysiological Indices of Working Memory Maintenance in Young Adults
A recent study published in Psychophysiology examines the association between cardiorespiratory fitness and neurophysiological markers of cognitive control during working memory maintenance in young, healthy adults. The findings suggest that individuals with higher cardiorespiratory fitness exhibit enhanced preparatory brain activity, which facilitates maintenance and leads to improved working memory performance.
Working memory is a crucial component of cognitive function, supporting well-being, mental health, and academic and professional success. Its performance and capacity peak during young adulthood, a critical period for managing increasing life challenges. While emerging evidence suggests that cardiorespiratory fitness may enhance working memory, the underlying mechanisms remain unclear.
In this study, 112 young adults completed a submaximal ergometer test to assess cardiorespiratory fitness, followed by a modified Sternberg task with varying cognitive loads to evaluate working memory maintenance. EEG recordings were used to analyze key event-related potential (ERP) components, including cue-P300, contingent negative variation (CNV), and probe-P300. Additionally, participants performed a free recall task to assess verbal memory retention.
The results revealed that higher cardiorespiratory fitness was associated with greater accuracy in the Sternberg task, but only under high cognitive load. Furthermore, individuals with greater fitness levels exhibited more pronounced CNV negativity, indicating improved proactive cognitive control, which, in turn, was linked to better performance in the free recall task. However, no significant associations were found between fitness and the cue-P300 or probe-P300 components, suggesting that the observed effects were primarily related to proactive cognitive control during the maintenance phase of working memory rather than attentional resource allocation during encoding and retrieval.
These findings highlight the role of proactive cognitive control in mediating the cognitive benefits of cardiorespiratory fitness, offering valuable insights for future research and potential interventions to optimize cognitive function in young adulthood.
The full publication by Looser et al. can be found in Psychophysiology.
Looser, V.N., Gerber, M. and Ludyga, S. (2025), Cardiorespiratory Fitness and Neurophysiological Indices of Working Memory Maintenance in Young Adults. Psychophysiology, 62: e70012.
https://doi.org/10.1111/psyp.70012
Kardiorespiratorische Fitness und neurophysiologische Indizes des Arbeitsgedächtnisses bei jungen Erwachsenen
Eine kürzlich in Psychophysiology veröffentlichte Studie untersucht den Zusammenhang zwischen kardiorespiratorischer Fitness und neurophysiologischen Markern der kognitiven Kontrolle während der Aufrechterhaltung des Arbeitsgedächtnisses bei gesunden jungen Erwachsenen. Die Ergebnisse zeigen, dass Personen mit höherer kardiorespiratorischer Fitness eine verstärkte präparative Gehirnaktivität aufweisen, die die Aufrechterhaltung erleichtert und zu einer verbesserten Arbeitsgedächtnisleistung führt.
Das Arbeitsgedächtnis ist eine zentrale kognitive Funktion, die das Wohlbefinden, die psychische Gesundheit sowie den akademischen und beruflichen Erfolg unterstützt. Seine Leistungsfähigkeit erreicht im jungen Erwachsenenalter ihren Höhepunkt – eine entscheidende Phase, in der zunehmend komplexe Herausforderungen bewältigt werden müssen. Während erste Studien darauf hindeuten, dass kardiorespiratorische Fitness das Arbeitsgedächtnis verbessern kann, sind die zugrunde liegenden Mechanismen noch nicht vollständig geklärt.
In dieser Studie absolvierten 112 junge Erwachsene einen submaximalen Ergometer-Test zur Bestimmung ihrer kardiorespiratorischen Fitness. Anschliessend führten sie eine modifizierte Version der Sternberg-Aufgabe mit variierenden kognitiven Anforderungen durch, um die Aufrechterhaltung des Arbeitsgedächtnisses zu bewerten. Parallel dazu wurden EEG-Aufzeichnungen zur Analyse zentraler ereigniskorrelierter Potenziale (ERP) erhoben, darunter Cue-P300, Contingent Negative Variation (CNV) und Probe-P300. Zusätzlich wurde eine freie Abrufaufgabe zur Beurteilung der verbalen Gedächtnisleistung durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigten, dass eine höhere kardiorespiratorische Fitness mit einer besseren Genauigkeit in der Sternberg-Aufgabe verbunden war – jedoch nur unter hoher kognitiver Belastung. Zudem wiesen fittere Teilnehmende eine stärkere CNV-Negativität auf, ein Hinweis auf eine verbesserte proaktive kognitive Kontrolle, die wiederum mit einer besseren Leistung in der freien Abrufaufgabe assoziiert war. Keine signifikanten Zusammenhänge wurden hingegen für die Cue-P300- oder Probe-P300-Komponenten gefunden, was darauf hindeutet, dass die beobachteten Effekte primär mit der proaktiven kognitiven Kontrolle während der Aufrechterhaltung des Arbeitsgedächtnisses und nicht mit der Aufmerksamkeitssteuerung während der Enkodierung und des Abrufs zusammenhängen.
Diese Erkenntnisse unterstreichen die Rolle der proaktiven kognitiven Kontrolle als vermittelnden Mechanismus für die kognitiven Vorteile der kardiorespiratorischen Fitness. Sie liefern wertvolle Einblicke für zukünftige Forschungsarbeiten sowie potenzielle Interventionen zur Optimierung der kognitiven Leistungsfähigkeit im jungen Erwachsenenalter.
Die vollständige Publikation von Looser et al. ist in Psychophysiology veröffentlicht.
Looser, V.N., Gerber, M. and Ludyga, S. (2025), Cardiorespiratory Fitness and Neurophysiological Indices of Working Memory Maintenance in Young Adults. Psychophysiology, 62: e70012. https://doi.org/10.1111/psyp.70012