Die neuronalen Netzwerke unseres Gehirns durchlaufen nicht nur Wachstums- und Rückbildungsphasen, sondern reorganisieren sich auch im Verlauf einer Reihe klar definierter Stadien. Laut einer britischen Studie verläuft die Entwicklung des menschlichen Gehirns in fünf wesentlichen Phasen.
Signifikante Umstrukturierungen im Gehirn finden um die Altersstufen von 9, 32, 66 und 83 Jahren statt, was fünf Perioden des neuronalen Verkabelungsprozesses im menschlichen Leben schafft, so die britischen Neurowissenschaftler der Universität Cambridge in einem Artikel, der in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde.
„Unsere Studie ist die erste, die die wesentlichen Phasen der Gehirnverkabelung über die Dauer eines Menschenlebens identifiziert“, erklärt Alexa Mousley, Doktorandin für Kognitionswissenschaften an der Universität Cambridge und Mitautorin des Artikels. „Wir wussten, dass die Verkabelung des Gehirns entscheidend für unsere Entwicklung ist, aber uns fehlte eine umfassende Perspektive darauf, wie sie sich im Laufe unseres Lebens verändert und warum.“
Professor Martin Parent vom CERVO Research Center, das mit der Universität Laval verbunden ist und nicht an der Studie beteiligt war, bezeichnet diese Ergebnisse als sehr interessant: „Bisher wurde die Entwicklung des Gehirns relativ linear betrachtet. Diese Studie zeigt jedoch, dass es eher kritischere Phasen und Wendepunkte gibt.“
Ein faszinierendes Sample
Um zu einem neuen Verständnis der Gehirnentwicklung zu gelangen, verglich das britische Team MRT-Daten von 3802 Gehirnen von Menschen im Alter zwischen 0 und 90 Jahren. „Es ist das Zusammenführen roher Daten aus mehreren Institutionen, das den Forschern ermöglicht hat, dieses interessante Sample zu erhalten“, erläutert Professor Parent.
Anschließend harmonisierten die Forscher die Daten, die aus verschiedenen Zentren stammten, da sie von unterschiedlichen Geräten gesammelt worden waren.
Die fünf Hauptphasen der Gehirnstruktur
- Kindheit: von der Geburt bis 9 Jahre
- Jugend: von 9 bis 32 Jahre
- Erwachsenenalter: von 32 bis 66 Jahre
- Frühzeitliches Altern: von 66 bis 83 Jahre
- Spätzeitliches Altern: nach 83 Jahren
Jugendlicher bis 32 Jahre!
Die Gehirntopologie der Kindheit erstreckt sich von der Geburt bis zu einem Wendepunkt im Alter von 9 Jahren. In diesem Zeitrahmen konsolidieren sich die neuronalen Verbindungen. Der Beispielsweise ist die Anzahl der Synapsen – der Kontaktstellen zwischen zwei Neuronen – bei Säuglingen übermäßig und wird reduziert, um nur die aktivsten zu erhalten.
Mit 9 Jahren erfährt das Gehirn einen radikalen Wandel in der kognitiven Fähigkeit, was zur Jugendphase führt – einem Stadium, das im Durchschnitt bis zum Alter von 32 Jahren andauert. Laut Professor Parent bestätigt die Dauer dieser Phase die Annahme, dass das Gehirn länger braucht, um vollständig zu reifen.
Diese Entwicklung erreicht Anfang der 30er Jahre ihren Höhepunkt, was von den Forschern als der stärkste topologische Wendepunkt im menschlichen Leben bezeichnet wird. Während die Pubertät einen klaren Beginn markiert, ist das Ende der Jugend wissenschaftlich viel schwieriger zu definieren. „Allein basierend auf der neuronalen Architektur haben wir festgestellt, dass die strukturellen Veränderungen des adolescenten Gehirns gegen Ende der 30er Jahre abklingen.“
Nach dieser Phase wechselt die neuronale Verkabelung des Gehirns in den Erwachsenenmodus, die längste Phase, die über drei Jahrzehnte andauert. In dieser Zeit stabilisiert sich die Gehirnarchitektur im Vergleich zu den vorherigen Phasen, ohne größere Veränderungen über einen Zeitraum von 30 Jahren. Dies entspricht einem Plateau in der Intelligenz und Persönlichkeit, sagen die Forscher.
Der Einfluss des Alterns
Ein dritter Moment tritt um das 66. Lebensjahr auf und markiert den Beginn einer Phase der Gehirnarchitektur, die die Wissenschaftler als frühzeitliches Altern bezeichnen, die bis 83 Jahre dauert. Diese Wende ist viel sanfter, so die Forscher, und wird nicht durch bedeutende strukturelle Veränderungen geprägt, obwohl einige signifikante Transformationen in den neuronalen Netzwerken um diese Altersgrenze stattfinden.
„Wir wussten, dass es kritische Phasen in der Entwicklung wie Kindheit und Jugend gibt“, merkt Professor Parent an. Die Studie zeigt, dass auch andere Phasen während des Alterns wichtige Wendepunkte darstellen, was neu ist. Die Daten deuten darauf hin, dass eine allmähliche Reorganisation der neuronalen Netzwerke ihren Höhepunkt im mittleren Sechzigern erreicht, sagt die Forscherin Alexa Mousley. Dies hängt wahrscheinlich mit dem Altern zusammen, wobei die Konnektivität abnimmt, während die weiße Substanz zu degenerieren beginnt. Es ist ein Alter, in dem Menschen einem erhöhten Risiko für verschiedene Gesundheitsprobleme ausgesetzt sind, die das Gehirn beeinflussen können, wie Bluthochdruck.
Der letzte Wendepunkt tritt um das 83. Lebensjahr auf. Die Daten für diesen Zeitraum sind begrenzter, aber er ist durch einen Rückgang der Konnektivität im gesamten Gehirn gekennzeichnet. Zu wissen, dass die Entwicklung des Gehirns keine kontinuierliche Progression ist, sondern von bedeutenden Wendepunkten unterbrochen wird, könnte unser Verständnis bestimmter Bedingungen, die mit Konnektivitätsdefekten im Gehirn verbunden sind, überdenken helfen. Diese Arbeiten könnten uns helfen zu verstehen, warum das Gehirn in verschiedenen Lebensphasen unterschiedlich wächst, sei es bei Lernstörungen in der Kindheit, Schizophrenie am Ende der Jugend oder Demenz später im Alter, fügt der Professor hinzu.
