Kindheit bis Alter – Gehirnstruktur durchläuft fünf Phasen

Im Laufe eines Lebens verdrahtet sich das Gehirn einer Studie zufolge fünfmal umfassend neu. Im Alter von im Mittel etwa 9, 32, 66 und 83 Jahren gebe es Wendepunkte der neuronalen Vernetzung, berichtet ein Forschungsteam im Fachmagazin «Nature Communications». Die Neuverdrahtung gehe jeweils mit verschiedenen Denkweisen im Zuge von Wachstum, Reifung und Alterung einher. 

«Die Phasen liefern wichtige Hinweise, wozu unser Gehirn in verschiedenen Lebensabschnitten am besten geeignet oder wann es am anfälligsten ist», erklärte Alexa Mousley von der Universität Cambridge. «Sie helfen uns zu verstehen, warum sich manche Gehirne an wichtigen Punkten im Leben anders entwickeln, zum Beispiel in Form von Lernschwierigkeiten bei Kindern oder Demenz im Alter.»

Für die Studie wertete das Team rund 3.800 Datensätze von bis zu 90 Jahre alten Menschen ohne bekannte neurologische Erkrankungen aus. Genutzt wurden sogenannte MRT-Diffusionsscans, die neuronale Verbindungen abbilden, indem sie die Bewegung von Wassermolekülen durch das Gehirngewebe verfolgen. 

«Daraus haben wir vier wichtige topologische Wendepunkte im Laufe des Lebens identifiziert – im Alter von etwa 9, 32, 66 und 83 Jahren», erklärt die Forschungsgruppe in der Studie. Mit jeder dieser Altersstufe beginnt eine neue Epoche in der Entwicklung, die mit charakteristischen altersbedingten Veränderungen im Aufbau des Gehirns einhergeht. Längste Phase ist demnach der Erwachsenenmodus, der mehr als drei Jahrzehnte anhält.

Vom Säugling zum Kind: Die Dauerbaustelle

In der ersten Phase von der Geburt bis etwa zum neunten Lebensjahr wird die Vielzahl im Gehirn eines Babys übermäßig produzierter Synapsen reduziert, wie die Forschenden erklären. Erhalten bleiben die aktiver genutzten Verbindungen zwischen den Neuronen. Der erste Wendepunkt im Alter von rund neun Jahren geht der Studie zufolge mit einer sprunghaften Veränderung der kognitiven Fähigkeiten, aber auch einem erhöhten Risiko für psychische Störungen einher.

Jugend und frühes Erwachsenenalter: Effizienz auf dem Höhepunkt

Zwischen etwa 9 und 32 Jahren befindet sich das Gehirn in seiner zweiten Phase – und auf einem echten Höhenflug. Die Organisation der Kommunikationsnetzwerke des Gehirns werde zunehmend verfeinert, erläutert das Team. Kennzeichnend sei eine schnelle Kommunikation im gesamten Gehirn, verbunden mit einer verbesserten kognitiven Leistungsfähigkeit. Die Adoleszenz sei die einzige Phase im Leben, in der die neuronale Effizienz zunehme, sagte Mousley. 

 Das erwachsene Gehirn - drei Jahrzehnte Stabilität

Im Durchschnitt mit Anfang 30 sieht das Forschungsteam die maximale Leistungsfähigkeit des Gehirns erreicht, der stärkste Wendepunkt der gesamten Lebensspanne stehe an. «Im Alter von etwa 32 Jahren beobachten wir im Vergleich zu allen anderen Wendepunkten die größten Veränderungen in der Verdrahtung und die größte Gesamtverschiebung in der Entwicklung», so Mousley.

Der genaue Zeitpunkt sei recht variabel und hänge unter anderem auch von kulturellen, historischen und sozialen Faktoren ab. Die Gehirnarchitektur stabilisiert sich verglichen mit früheren Phasen – und das gleich für rund drei Jahrzehnte. Es gebe ein Plateau in Bezug auf Intelligenz und Persönlichkeit, erläutern die Forschenden. 

Mitte sechzig: Die frühe Phase des Alterns beginnt

Mit etwa 66 Jahren stehe dann der am wenigsten ausgeprägte Wendepunkt ohne größere strukturelle Veränderungen an: Mitte der Sechziger erreiche eine allmähliche Umstrukturierung der Hirnnetzwerke ihren Höhepunkt. «In diesem Alter sind Menschen einem erhöhten Risiko für eine Vielzahl von Gesundheitsproblemen ausgesetzt, die das Gehirn beeinträchtigen können, wie beispielsweise Bluthochdruck», sagte Mousley.

Spätes Altern - die letzte Entwicklungsphase

Der letzte Wendepunkt erfolgt der Analyse zufolge im Alter von etwa 83 Jahren: Das menschliche Gehirn trete in die Phase des späten Alterns ein. Die Vernetzung nehme weiter ab. Da es keine Studienteilnehmer über 90 Jahren gab, ging der Untersuchungszeitraum nur bis zu diesem Lebensalter. Künftige Studien sollten größere Stichproben berücksichtigen und geschlechtsspezifische Unterschiede untersuchen, wünscht sich das Team. 

«Das Verständnis, dass die strukturelle Entwicklung des Gehirns keine Frage eines stetigen Fortschritts ist, sondern vielmehr eine Frage einiger weniger wichtiger Wendepunkte, wird uns helfen, zu erkennen, wann und wie seine Verdrahtung anfällig für Störungen ist», ist Leitautor Duncan Astle von der Universität Cambridge überzeugt.