Das menschliche Gehirn durchläuft während seines Lebens fünf wesentliche Phasen, in denen sich die neuronalen Verbindungen wesentlich verändern. Ein kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichtes Studienergebnis weist auf Übergänge im Alter von 9, 32, 66 und 83 Jahren hin.

Die Studie, die von Neurowissenschaftlern der Universität Cambridge im Vereinigten Königreich geleitet wurde, basiert auf Daten von Magnetresonanztomographien (MRT) von 3.802 Personen im Alter von 0 bis 90 Jahren. Die neuronalen Verbindungen wurden dabei anhand der Bewegung von Wassermolekülen durch das Gehirngewebe kartiert.

In der Untersuchung wurden fünf größere Phasen der Gehirnstruktur im Durchschnittsleben des Menschen identifiziert, die durch vier Haupt „Wendepunkte“ gekennzeichnet sind, bei denen sich die Gehirne neu konfigurieren.

„Wir wissen, dass die Struktur des Gehirns entscheidend für unsere Entwicklung ist, aber wir haben noch kein vollständiges Verständnis davon, wie sie sich im Laufe des Lebens verändert und warum“, sagte Alexa Mousley von der Universität Cambridge, die die Studie leitete, in einem begleitenden Text zur Veröffentlichung der Forschung.

Mousley hob hervor, dass dies die erste Studie sei, die die wichtigsten Phasen der Bildung neuronaler Verbindungen im menschlichen Leben identifiziert.

„Diese Phasen liefern einen wichtigen Kontext, um zu verstehen, in welchen Lebensphasen unsere Gehirne effizienter oder anfälliger für Störungen sein können. Dies könnte uns helfen zu verstehen, warum sich einige Gehirne zu entscheidenden Zeitpunkten im Leben unterschiedlich entwickeln, sei es im Hinblick auf Lernschwierigkeiten in der Kindheit oder Demenz im Alter“, fügte sie hinzu.

Die Phase der Konsolidierung von 0 bis 9 Jahren

Die erste Phase, die von 0 bis 9 Jahren reicht und als Kindheit bezeichnet wird, zeigt einen signifikanten Anstieg des Volumens von grauer (die Neuronen enthält) und weißer Substanz (die die Verbindungen ermöglicht). In diesem Zeitraum findet eine „Konsolidierung der Netzwerke“ statt, bei der die enorme Anzahl an Synapsen (Verbindungen zwischen Neuronen), die im Gehirn eines Säuglings produziert werden, reduziert wird, sodass nur die aktivsten bestehen bleiben.

Im gesamten Gehirn reorganisieren sich die Verbindungen bis etwa zum 9. Lebensjahr in einem einheitlichen Muster. An diesem ersten Wendepunkt erfährt das Gehirn eine „radikale Veränderung seiner kognitiven Fähigkeiten“, wobei auch das Risiko für psychische Störungen steigt, warnen die Forscher, die von der spanischen Nachrichtenagentur EFE zitiert werden.

Die Phase der „kognitiven Adoleszenz“ von 9 bis 32 Jahren

In der Phase der „kognitiven Adoleszenz“, die bis zum 32. Lebensjahr andauert, bleibt das Volumen der weißen Substanz weiterhin erhöht, sodass die Organisation der Kommunikationsnetzwerke des Gehirns zunehmend verfeinert wird.

Diese Phase ist durch eine höhere Effizienz der Verbindungen innerhalb spezifischer Bereiche gekennzeichnet, sowie durch eine schnelle Kommunikation im gesamten Gehirn, was mit einer verbesserten kognitiven Leistung korreliert. Laut Mousley handelt es sich um die „einzige Phase“, in der die „neuronale Effizienz“ steigt, wobei die Forscher darauf hinweisen, dass der Höchststand der kognitiven Leistung zu Beginn der 30er Jahre erreicht wird.

Von 32 bis 66 Jahren: Stabilisierung der Gehirnstruktur

Im Alter von 32 bis 66 Jahren tritt das Gehirn in die längste Phase seiner Entwicklung, die Erwachsene genannt wird. Im Vergleich zu den vorhergehenden Phasen stabilisiert sich die Gehirnstruktur, und die Hirnregionen beginnen, langsam zu compartimentieren.

Der Übergang zur Phase der „frühen Hirnalterung“ verläuft viel sanfter, ohne dass große strukturelle Veränderungen zu verzeichnen sind. Dennoch haben die Forscher signifikante Änderungen im Muster der neuronalen Netzwerke um das 66. Lebensjahr festgestellt.

„Die Daten deuten darauf hin, dass eine allmähliche Umstrukturierung der neuronalen Netzwerke um die Mitte der 60er Jahre ihren Höhepunkt erreicht“, bemerkte Mousley und fügte hinzu, dass dies „wahrscheinlich in Zusammenhang mit dem Altern steht, da die Konnektivität abnimmt, wenn die weiße Substanz zu degenerieren beginnt“.

Von 66 bis 83 Jahren: die Phase der späten Hirnalterung

Um das 83. Lebensjahr tritt das Gehirn in seine letzte Entwicklungsphase ein, die als „späte Hirnalterung“ bezeichnet wird. Die Daten zu dieser Phase sind begrenzt, aber sie zeichnet sich durch „einen Übergang von globalen zu lokalen Verbindungen“ aus, was bedeutet, dass die Konnektivität des gesamten Gehirns weiter abnimmt, während die Abhängigkeit von spezifischen Regionen zunimmt.

Duncan Astle, Professor für Neuoinformatik in Cambridge und Mitautor der Studie, stellte fest, dass die Art und Weise, wie das Gehirn Verbindungen herstellt, mit mehreren neuroentwicklungsbedingten Bedingungen, psychischen Gesundheitsproblemen und Störungen des Nervensystems verbunden ist. Er fügte hinzu, dass „Unterschiede in der neuronalen Konnektivität Schwierigkeiten in Bezug auf Aufmerksamkeit, Sprache, Gedächtnis und eine Vielzahl von Verhaltensweisen vorhersagen“ könnten.

„Das Verständnis, dass die strukturelle Reise des Gehirns keine stetige Progression darstellt, sondern durch einige wichtige Wendepunkte gekennzeichnet ist, wird uns helfen, zu identifizieren, wann und wie seine Konnektivität anfällig für Störungen ist“, sagte er weiter und wurde in der Mitteilung der Universität zitiert.