Das Leben verläuft nicht immer geradlinig oder sanft geschwungen. Im Verlauf unserer Existenz erleben wir häufig unerwartete Wendungen. Der Alterungsprozess ist in diesem Zusammenhang keine Ausnahme. Der Körper altert nicht gleichmäßig, sondern durchläuft drei ausgeprägte Stadien des schnellen Alterns. Wie sieht es mit der kognitiven Funktion aus, die vom Gehirn kontrolliert wird?
Im Gehirn befinden sich verschiedene Bereiche, die jeweils unterschiedliche Funktionen übernehmen. Diese Bereiche kommunizieren über weiße Substanzbahnen (white matter tracts), deren Aufbau von den langen Ausläufern der Nervenzellen, den Axonen, gebildet wird. Die Struktur dieses Netzwerkes beeinflusst die kognitiven Fähigkeiten. Allerdings war bislang unklar, wie sich diese neuronalen Verbindungen im Laufe des Lebens entwickeln.
Ein Forschungsteam der Universität Cambridge hat anhand von Gehirn-Magnetresonanztomographie (MRT)-Daten von 3802 Personen, deren Alter von Neugeborenen bis zu 90-Jährigen reicht, untersucht, welche Veränderungen die neuronalen Schaltkreise im Leben durchlaufen. Die MRT ermöglicht es, die Strukturen der neuronalen Verbindungen zu erkennen, indem sie die Bewegung von Wasserstoffatomen verfolgt, die Bestandteile von Wasser darstellen. Dabei bewegen sich die Wasserstoffmoleküle tendenziell in Richtung der Nervenfasern.
Die Ergebnisse zeigen, dass die neuronale Verbindungsstruktur des Menschen über fünf Entwicklungsstufen verläuft. Bei jedem Übergang zu einer neuen Phase kommt es zu vier Wendepunkten in der Umstrukturierung der neuronalen Verbindungen (Wachstum, Reifung, Alterung, Rückgang). Die kritischen Zeitpunkte sind im Alter von 9, 32, 66 und 83 Jahren.
Die Jugendphase des Gehirns: von 9 bis 20 Jahren
Die erste Phase (von der Geburt bis zum 9. Lebensjahr) ist durch den Aufbau des neuronalen Netzwerks gekennzeichnet. In dieser Zeit tendieren die weißen Substanzbahnen dazu, länger oder komplexer zu werden, was jedoch die Effizienz des Gehirns verringert. Die Forscher erklärten, dass in dieser Phase die Informationsübertragung zwischen den Gehirnbereichen mehr Zeit in Anspruch nimmt.
Mit dem Wachstum und den darauf folgenden Erfahrungen werden jedoch unwichtige Verbindungen schrittweise abgebaut, während tatsächlich benötigte Verbindungen erhalten bleiben. Alexa Muzli, die leitende Forscherin, stellte fest, dass das Gehirn bereit ist, Einbußen an Effizienz hinzunehmen, um möglichst viele Verbindungen zu schaffen, die für verschiedene Lernprozesse, wie das Klavierspielen, nützlich sein können.
Im Gegensatz dazu zeigt die zweite Phase (von 9 bis 32 Jahren) einen gegenteiligen Trend. Die Schaltkreise des Gehirns verkürzen sich, und die Übertragungszeiten zwischen den einzelnen Bereichen werden verkürzt. Dies führt zu einer höheren Effizienz des Gehirns. Die Forscher vermuten, dass hormonelle Veränderungen zu Beginn der Pubertät hierin eine Rolle spielen. Solche Veränderungen resultieren in einer Verbesserung kognitiver Funktionen wie Planung, Entscheidungsfindung und Gedächtnis. Während die Pubertät des Körpers kurz ist, wird die Jugendphase des Gehirns über einen Zeitraum von mehr als 20 Jahren aufrechterhalten und erreicht ihren Höhepunkt in den frühen 30er Jahren.
Die Reifephase: von 32 bis 66 Jahren
Die nächste Phase ist die Reife, die von 32 bis 66 Jahren dauert. Diese Phase ist die längste im Lebenszyklus des Gehirns. Laut den Forschern verändert sich das Gehirn weiterhin, jedoch in weit geringerem Ausmaß. Es handelt sich um eine Art Stagnation. In dieser Phase beginnt die Effizienz des Verbindungsnetzwerks des Gehirns allmählich abzunehmen.
Die genaueren Einflüsse, die für diese Veränderungen verantwortlich sind, sind noch unbekannt. Forscher vermuten, dass dies möglicherweise mit den entscheidenden Lebensübergängen, wie Heirats- und Beförderungen, im Alter von 30 Jahren zusammenhängt. Katja Rubia, Professorin für kognitive Neurowissenschaften am King’s College London, stellt fest, dass es sich um natürliche Prozesse handelt, die mit dem Alter verbunden sind.
Der Beginn der Altersphase: von 66 bis 83 Jahren
Die vierte Phase, die von 66 bis 83 Jahren reicht, kennzeichnet den Beginn des alten Alters. In dieser Zeit beginnt die weiße Substanz abzubauen, was auch die Konnektivität des Gehirns insgesamt verringert. Während die Verbindungen zwischen Neuronen innerhalb desselben Bereichs relativ stabil sind, erfahren die Verbindungen zwischen verschiedenen Bereichen erhebliche Veränderungen. Die Forschung zeigt, dass direkte Veränderungen der neuronalen Strukturen im Durchschnitt um das 66. Lebensjahr herum auftreten, was interessant ist, insbesondere wenn man berücksichtigt, dass in dieser Zeit das Risiko für verschiedene gesundheitliche Probleme, einschließlich Demenz, steigt.
Die Phase des Rückgangs: von 83 bis 90 Jahren
Die letzte Phase, die von 83 bis 90 Jahren dauert, ist durch ein fortschreitendes Altern und einen signifikanten Funktionsverlust gekennzeichnet. In dieser Phase werden direkte Verbindungen zwischen den Gehirnbereichen schwächer, und Informationen werden zunehmend über bestimmte absorbierende Knotenpunkte übertragen, die wie Kreuzungen fungieren.
Die Forscher hoffen, dass das Verständnis dieser Veränderungsentwicklung im Gehirn dazu beitragen kann, die Gründe zu klären, warum psychische Gesundheitsprobleme häufig vor dem 25. Lebensjahr auftreten und warum das Risiko, an Demenz zu erkranken, besonders hoch ist, wenn man das 65. Lebensjahr überschreitet. Rick Bechtel, Professor für Neurowissenschaften an der Universität Minnesota, bezeichnete die Ergebnisse als faszinierend, wies jedoch darauf hin, dass zur Untermauerung der Schlussfolgerungen weitere Daten erforderlich sind.
Studieninformationen:
Topologische Wendepunkte über das menschliche Leben. Nat Commun (2025).
https://doi.org/10.1038/s41467-025-65974-8
