Das menschliche Gehirn durchläuft im durchschnittlichen menschlichen Leben fünf verschiedene Entwicklungsstadien mit messbaren wichtigen Wendepunkten, wenn wir wachsen, reifen, altern und verfallen, wie neue Forschungsergebnisse zeigen.
Neurowissenschaftler der Universität Cambridge haben die Gehirne von fast 4.000 Menschen im Alter von 0 bis 90 Jahren gescannt, um die vier Meilensteine zu identifizieren, die grundlegende Veränderungen in den neuronalen Verbindungen markieren, die unser Gehirn zum Funktionieren bringen.
Eines der überraschendsten Ergebnisse ist, dass der Zeitraum, den die Wissenschaftler als „Jugend“ bezeichnen, etwa im Alter von neun Jahren beginnt, aber keineswegs endet, wenn man seine Zwanziger erreicht, sondern sich noch über ein weiteres Jahrzehnt hinzieht, bis man Anfang 30 ist.
Die in der Zeitschrift veröffentlichten Forschungsergebnisse Naturkommunikation, fanden heraus, dass unser Gehirn ständig lernt und sich anpasst, wenn wir neue Informationen aufnehmen. Allerdings handelt es sich nicht um einen reibungslosen Weg des Wachstums und der Konsolidierung, sondern um einen, der von hektischer Aktivität geprägt ist – insbesondere in der ersten Lebenshälfte.
Die fünf „großen Epochen“, die das Team identifiziert hat, sind:
Kindheit – von der Geburt bis zum neunten Lebensjahr
Jugend – von neun bis 32
Erwachsenenalter – von 32 bis 66
Frühes Altern – von 66 bis 83
Spätreifung – ab 83
Diese unterschiedlichen Epochen wurden mithilfe von Datensätzen aus MRT-Diffusionsscans entdeckt, die neuronale Verbindungen im Gehirn abbilden, indem sie verfolgen, wie sich Wassermoleküle durch das Gehirngewebe bewegen.
„Wir wissen, dass die Verkabelung des Gehirns für unsere Entwicklung von entscheidender Bedeutung ist, aber uns fehlt ein umfassendes Bild davon, wie sie sich in unserem Leben verändert und warum“, sagte Dr. Alexa Mousley, eine Gates-Cambridge-Stipendiatin, die die Forschung leitete.
„Diese Epochen liefern einen wichtigen Kontext dafür, was unser Gehirn in verschiedenen Phasen unseres Lebens am besten kann oder wofür es anfälliger ist. Es könnte uns helfen zu verstehen, warum sich manche Gehirne an Schlüsselpunkten im Leben anders entwickeln, sei es bei Lernschwierigkeiten in der Kindheit oder bei Demenz in unseren späteren Jahren.“
Kindheit
Während der ersten Epoche, die von der Geburt über die Kindheit bis zum Alter von etwa neun Jahren reicht, wird unser Gehirn durch „Netzwerkkonsolidierung“ definiert, wie die Forschung des Teams ergab. Während dieses Prozesses wird die Fülle an Synapsen – den Verbindungen zwischen Neuronen –, die im Gehirn eines Babys überproduziert werden, reduziert, sodass nur die aktiveren überleben.
Am Ende der ersten Ära erfährt das Gehirn einen sprunghaften Wandel in der kognitiven Leistungsfähigkeit, der jedoch mit einer Anfälligkeit einhergeht, da nach Aussage des Teams ab diesem Zeitpunkt auch ein erhöhtes Risiko für psychische Störungen besteht.
Jugend
Im Jugendalter werden die Kommunikationsnetzwerke des Gehirns zunehmend verfeinert, wie die Gehirnscans zeigten.
Diese Phase ist durch die Etablierung einer schnelleren und reibungsloseren Kommunikation sowohl innerhalb bestimmter Gehirnbereiche als auch im gesamten Gehirn gekennzeichnet – eine Transformation, die den Übergang zu weitaus stärkeren kognitiven Fähigkeiten vorantreibt.
Das Team sagte, dass dieser Prozess normalerweise erst mit Anfang dreißig abgeschlossen sei.
Erwachsensein
Ab etwa 32 Jahren beginnt die längste Epoche, die des Erwachsenseins. Die Gehirnarchitektur stabilisiert sich im Vergleich zu früheren Phasen – ohne größere Wendepunkte für weitere dreißig Jahre.
Dies entspreche einem „Plateau in Intelligenz und Persönlichkeit“, basierend auf anderen Studien, sagte das Forschungsteam.
Sie fanden auch heraus, dass die „Segregation“ in dieser Epoche stärker ausgeprägt ist, da Regionen des Gehirns langsam beginnen, weniger stark miteinander verbunden und stärker unterteilt zu werden.
Frühes Altern
„Die Daten deuten darauf hin, dass eine allmähliche Neuorganisation der Gehirnnetzwerke Mitte der sechziger Jahre ihren Höhepunkt erreicht“, sagte Dr. Mousley. „Dies hängt wahrscheinlich mit dem Alter zusammen, wobei die Konnektivität weiter abnimmt, wenn die weiße Substanz zu degenerieren beginnt.
Sie sagte, dies sei auch eine Zeit, „in der Menschen einem erhöhten Risiko für eine Vielzahl von Gesundheitszuständen ausgesetzt sind, die sich auf das Gehirn auswirken können, wie zum Beispiel Bluthochdruck“.
Spätes Altern
Die letzte Epoche der Gehirnstruktur beginnt im Alter von etwa 83 Jahren.
Das Team sagte, das bestimmende Merkmal sei „eine Verschiebung von global zu lokal“, da die interregionale Gehirnkonnektivität noch weiter abnimmt. Mittlerweile neigen Menschen dazu, sich zunehmend auf bestimmte ausgetretene Nervenbahnen und -regionen zu verlassen.
Duncan Astle, Professor für Neuroinformatik in Cambridge, sagte, die Studie des Teams werde dazu beitragen, die verschiedenen Schwachstellen des Gehirns in verschiedenen Entwicklungsstadien zu verstehen und Risiken zu minimieren und bestimmte Erkrankungen zu behandeln.
„Rückblickend haben viele von uns das Gefühl, dass unser Leben von verschiedenen Phasen geprägt war. Es stellt sich heraus, dass auch das Gehirn diese Phasen durchläuft“, sagte er.
„Viele neurologische Entwicklungs-, psychische Gesundheits- und neurologische Erkrankungen hängen mit der Art und Weise zusammen, wie das Gehirn vernetzt ist. Tatsächlich lassen Unterschiede in der Gehirnvernetzung Schwierigkeiten bei der Aufmerksamkeit, der Sprache, dem Gedächtnis und einer ganzen Reihe unterschiedlicher Verhaltensweisen erkennen.“
Er fügte hinzu: „Wenn wir verstehen, dass die strukturelle Entwicklung des Gehirns keine Frage des stetigen Fortschritts ist, sondern einer der wenigen großen Wendepunkte, können wir erkennen, wann und wie seine Verkabelung anfällig für Störungen ist.“
