Die neuronalen Netzwerke unseres Gehirns entwickeln sich nicht nur während unseres Lebens, sondern reorganisieren sich auch durch eine Reihe klarer Phasen. Eine britische Studie hat ergeben, dass das menschliche Gehirn fünf wesentliche Phasen durchläuft.
Wichtige Veränderungen im Gehirn treten um die Altersstufen von 9, 32, 66 und 83 Jahren auf, was fünf Perioden der neuronalen Verkabelung im menschlichen Leben schafft. Dies haben britische Neurowissenschaftler der Universität Cambridge in einem Artikel veröffentlicht, der in der Zeitschrift Nature Communications erschienen ist.
„Unsere Studie ist die erste, die die Hauptphasen der Gehirnverkabelung während eines menschlichen Lebens identifiziert“, erklärt Alexa Mousley, Doktorandin in Kognitions- und Neurowissenschaften an der Universität Cambridge und Mitautorin des Artikels. „Wir wussten, dass die Verkabelung des Gehirns entscheidend für unsere Entwicklung ist, aber es fehlte uns an einer umfassenden Sicht, wie sie sich im Laufe unseres Lebens verändert und warum.“
Professor Martin Parent vom CERVO Forschungszentrum, das mit der Université Laval verbunden ist und nicht an der Studie beteiligt war, bezeichnet die Ergebnisse als sehr interessant: „Bis jetzt betrachtete man die Entwicklung des Gehirns relativ linear, aber diese Studie zeigt, dass es kritischere Phasen gibt, Wendepunkte.“
Ein interessantes Sample
Die britische Forschungsgruppe hat Daten aus der Magnetresonanztomographie (MRT) von 3802 Personen im Alter von 0 bis 90 Jahren verglichen, um zu einem neuen Verständnis der Gehirnentwicklung zu gelangen. „Durch das Zusammenführen von Rohdaten aus mehreren Institutionen konnten die Forscher dieses interessante Sample erhalten“, fügt Professor Parent hinzu. „Anschließend harmonisierten die Forscher die aus verschiedenen Zentren stammenden Daten, da sie von unterschiedlichen Geräten kamen.“
Die fünf allgemeinen Phasen der Gehirnstruktur
- Kindheit: von der Geburt bis 9 Jahre
- Jugend: von 9 bis 32 Jahren
- Erwachsenenalter: von 32 bis 66 Jahren
- Frühes Altern: von 66 bis 83 Jahren
- Spätes Altern: ab 83 Jahren
Von der Jugend bis 32 Jahren
Die Topologie des Kindheitshirns erstreckt sich von der Geburt bis zu einem Wendepunkt im Alter von 9 Jahren. In dieser Zeit festigen sich die Gehirnverbindungen. Zum Beispiel ist die Anzahl der Synapsen – der Kontaktstelle zwischen zwei Neuronen – bei Säuglingen übermäßig und reduziert sich dann, um nur die aktivsten Verbindungen zu erhalten.
Mit 9 Jahren erfährt das Gehirn einen radikalen Wandel der kognitiven Fähigkeit, was zur jugendlichen Phase führt, die im Durchschnitt bis zum Alter von 32 Jahren andauert. Laut Professor Parent bestätigt die Dauer dieser Phase die Idee, dass das Gehirn länger braucht, als zuvor angenommen, um vollständig zu reifen.
Diese Entwicklung erreicht ihren Höhepunkt im frühen Alter von 30 Jahren, was die Forscher als den stärksten topologischen Wendepunkt im Leben eines Menschen bezeichnen. Während die Pubertät einen klaren Beginn darstellt, ist das Ende der Jugend viel schwieriger wissenschaftlich zu definieren. Basierend allein auf der neuronalen Architektur haben wir festgestellt, dass die Veränderungen in der Gehirnstruktur der Jugend gegen Ende der 20er Jahre enden.
Übergang in das Erwachsenenalter
In der Folge wechselt die neuronale Verkabelung des Gehirns in einen Erwachsenenmodus, die längste Phase, die über drei Jahrzehnte andauert. Während dieser Zeit stabilisiert sich die Gehirnarchitektur im Vergleich zu den vorherigen Phasen, ohne wesentliche Veränderungen über einen Zeitraum von 30 Jahren. Dies entspricht einem Plateau in Intelligenz und Persönlichkeit.
Ein dritter Wendepunkt tritt im Alter von etwa 66 Jahren auf, was den Beginn einer Phase der Gehirnarchitektur markiert, die von Wissenschaftlern als frühes Altern bezeichnet wird und bis 83 Jahre dauert. Dieser Übergang ist sanfter und nicht durch wesentliche strukturelle Veränderungen definiert, obwohl einige signifikante Transformationen in den neuronalen Netzwerken um dieses Alter herum eintreten.
Wichtige Wendepunkte im Alterungsprozess
„Wir wussten, dass es kritische Phasen in der Entwicklung wie die Kindheit und Jugend gibt“, sagt Professor Parent. „Die Studie zeigt, dass auch andere Phasen während des Alterns wichtige Wendepunkte sind, was neu ist.“ Die Daten lassen darauf schließen, dass eine schrittweise Umstrukturierung der neuronalen Netzwerke etwa in der Mitte der 60er Jahre ihren Höhepunkt erreicht. Dies könnte mit dem Alterungsprozess zusammenhängen, da die Konnektivität abnimmt, wenn die weiße Substanz zu degenerieren beginnt.
In diesem Alter sehen sich viele Menschen einem erhöhten Risiko für verschiedene Gesundheitsprobleme gegenüber, die das Gehirn betreffen können, wie z.B. Bluthochdruck.
Der letzte Wendepunkt tritt etwa im Alter von 83 Jahren auf. Die Daten für diesen Zeitraum sind begrenzter, er ist jedoch gekennzeichnet durch einen Rückgang der Konnektivität im gesamten Gehirn. Das Verständnis, dass die Entwicklung des Gehirns keine konstante Progression ist, sondern durch einige bedeutende Wendepunkte unterbrochen wird, könnte unser Verständnis bestimmter Bedingungen, die mit Konnektivitätsdefekten im Gehirn zusammenhängen, ändern.
Diese Arbeiten könnten uns helfen zu klären, warum sich das Gehirn zu verschiedenen Zeitpunkten im Leben anders entwickelt, sei es bei Lernstörungen in der Kindheit, Schizophrenie am Ende der Jugend oder Demenz später im Alter, fügt der Professor hinzu.
