Das menschliche Gehirn ist ein bemerkenswertes Organ, das sich ständig an neue Erfahrungen und Umwelteinflüsse anpasst. Diese Anpassungsfähigkeit, bekannt als Neuroplastizität, ermöglicht es dem Gehirn, im Laufe des Lebens zu wachsen und sich zu verändern. Neueste Studien zeigen jedoch, dass die Gestalt des Gehirns sich je nach Lebenslage ändert. Im Laufe des Alterungsprozesses und unter bestimmten Bedingungen kann das Gehirn an Masse verlieren. Dieser Artikel untersucht die Ursachen der Gehirnschrumpfung und beleuchtet Möglichkeiten, diesem Prozess entgegenzuwirken.
Ursachen der Gehirnschrumpfung
Die Gehirnschrumpfung, auch Hirnatrophie genannt, ist ein komplexer Prozess, der durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden kann. Zu den Hauptursachen gehören:
Natürlicher Alterungsprozess
Mit zunehmendem Alter ist es normal, dass das Gehirnvolumen allmählich schwindet. Üblicherweise verliert das Gehirn ab dem 60. Geburtstag pro Jahr etwa 0,5 Prozent seiner Masse. Dies ist auf den Abbau von Nervenfasern und den Verlust von Gehirnzellen zurückzuführen.
Vaskuläre Demenz
Vaskuläre Demenz ist ein Überbegriff für Erkrankungen, bei denen die Funktion des Gehirns durch eine Veränderung in der Hirn-Durchblutung beeinträchtigt wird. Wenn die Durchblutung eingeschränkt ist, können die Nervenzellen im Gehirn nicht mehr wie gewohnt arbeiten und erleiden bleibende Schäden, die unter anderem zu Gedächtnisverlusten und Konzentrationsstörungen führen können. Eine der häufigsten Arten von vaskulärer Demenz ist jene, die nach einem akuten Schlaganfall auftritt. Durch das Blutgerinnsel, das sich im Gehirn gebildet hat, können Nervenzellen geschädigt werden, so dass die Patientinnen und Patienten dauerhafte Einschränkungen in der Gehirnleistung davontragen. Die zerebralen Mikroangiopathien entstehen schleichend. Über Jahre und Jahrzehnte hinweg verengen sich kleine Blutgefäße im Gehirn - oft handelt es sich um mikroskopisch kleine Gefäße -, so dass die Patientinnen und Patienten zunächst noch keinerlei Einschränkungen wahrnehmen. Risikofaktoren für zerebrale Mikroangiopathien sind ein hohes Lebensalter, Bluthochdruck und Fettstoffwechselstörungen.
Eine Studie im Fachblatt Cerebral Blood Flow and Metabolism (JCBFM) berichtet, dass eine Akkumulationen von roten Blutkörperchen (Erythrozyten) zunächst in vereinzelten Kapillaren, den kleinsten Verzweigungen der Blutgefäße, dann aber auch zunehmend in den nächst größeren Arteriolen des Gehirns zu finden sind. Solche „Verstopfungen“ könnten bereits zu einer Mangelversorgung der Nervenzellen führen. Im höheren Alter entwickeln diese Ratten Mikroblutungen, auf die das Gehirn mit Gefäßthrombosen reagiert.
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Traumatische Ereignisse und Stress
Eine Studie aus dem Jahr 2012 untersuchte die Gehirne von Menschen, die in ihrem Leben traumatische Erlebnisse erlitten haben. Typische traumatische Erlebnisse sind schlimme Unfälle oder der Verlust von Angehörigen. Die Ergebnisse zeigten, dass eine Reihe unterschiedlicher Regionen in den Gehirnen von traumatisierten Personen, verglichen mit nicht-traumatisierten Personen, kleiner waren. Sämtliche Hirnregionen, die bei traumatisierten Personen kleiner waren (insbesondere das Vorderhirn und die Insula), sind für komplexe kognitive Prozesse sowie Emotion- und Selbstkontrolle verantwortlich.
Eine Hypothese ist, dass traumatische Erlebnisse extremen Stress auslösen. Diese Extremsituation signalisiert dem Gehirn wiederum, dass es seine Struktur ändern muss, um den Gegebenheiten der Umwelt angepasst zu sein. Eine im Jahr 2014 von der Wissenschaftlerin Daniela Kaufer an der Universität Berkeley durchgeführte Studie untersuchte die Ursache von Stress genauer. Dazu wurde analysiert, welche Art von Zellen im Hippocampus entstehen, wenn Menschen unter chronischem Stress leiden. Der Hippocampus spielt beim Lernen neuer Inhalte eine entscheidende Rolle. Es zeigte sich, dass zum einen eine größere Anzahl von Zellen, die Myelin produzieren, entstehen. Zum anderen sinkt der Anteil grauer Zellen. Myelin bildet ein Art Mantel um Teile von Nervenzellen, die die Übertragung von Informationen gewährleisten. Graue Zellen sind die eigentlichen Nervenzellen, die beispielsweise an intelligenten Handlungen beteiligt sind.
Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass das Myelin insbesondere dafür benötigt wird, um stärkere Verbindungen zu der Amygdala herzustellen. Die Amygdala wird besonders in Bedrohungssituationen aktiv. Die Annahme ist, dass das Gehirn sich an die Erfordernisse anpasst. Bei traumatischen Situationen oder chronischem Stress, lernt das Gehirn, dass es in einer gefährlichen Umgebung ist und stärkt die Struktur, die in solchen Situationen wichtig ist - die Amygdala. Gleichzeitig werden verzichtbare Strukturen geschwächt.
Essstörungen
Wissenschaftler der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus an der TU Dresden haben den reversiblen Prozess untersucht und mithilfe von Biomarkern nach möglichen Ursachen für die Veränderungen in der Hirnrinde gesucht. Wenn der Körper hungert, hungert auch das Gehirn und das bleibt bei einem Drittel der Patienten nicht ohne Folgen. Bei vielen magersüchtigen Jugendlichen lässt sich beobachten, dass nicht nur die kognitive Leistungsfähigkeit sinkt, sondern auch das Gehirn schrumpft. Mediziner sprechen von einer Hirnatrophie. Betroffen ist davon vor allem die graue Substanz in der Hirnrinde. Im Gegenzug erweitern sich die mit Liquor gefüllten Bereiche des Gehirns.
Professor Stefan Ehrlich und die Klinische Psychologin Inger Hellerhoff haben in einer Studie Blutuntersuchungen bei 54 magersüchtigen jungen Mädchen und Frauen im Alter zwischen 12 und 24 Jahren zu Beginn ihrer Akuttherapie und nach einer deutlichen Gewichtszunahme durchgeführt. Ergänzend gab es eine Kontrollgruppe mit ebenso 54 jungen, normalgewichtigen Studienteilnehmerinnen. So fanden sich im Blut der Anorexie-Patientinnen jeweils erhöhte Konzentrationen von Tau-Protein und Neurofilament light (NF-L), zwei Bestandteile von Neuronen, die hauptsächlich in den Axonen vorkommen. Diese Ergebnisse weisen auf mögliche Schädigungen der Neuronen im akuten Stadium der Anorexie hin. Eine Mangelernährung über längere Zeit wirkt sich vermutlich auch auf die Astrozyten aus. Werden diese Gliazellen, die an vielen wichtigen Hirnfunktionen beteiligt sind, beschädigt, lässt sich im Serum eine erhöhte Konzentration des GFA-Proteins nachweisen. Dies war in der aktuellen Studie in der Gruppe der akuten Anorexie-Patientinnen der Fall. Im Therapieverlauf mit Gewichtszunahme scheint sich das Gehirn zu erholen. Der Volumenverlust schwindet und die NF-L- sowie GFA-Proteinkonzentrationen sinken wieder ab. Sie gleichen sich den Werten der normalgewichtigen Kontrollgruppe an.
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Mikrozephalie
Mikrozephalie bedeutet, dass der Kopfumfang einer Person deutlich kleiner ist als der Kopfumfang gesunder Menschen gleichen Alters und gleichen Geschlechts. Bei dieser seltenen Fehlbildung ist häufig das Gehirnvolumen verringert. Die Mikrozephalie kann erblich (= genetisch) bedingt oder durch andere Ursachen erworben sein. Am häufigsten liegen genetische Veränderungen zugrunde. Weitere mögliche Ursachen sind Infektionen der Mutter in der Schwangerschaft. Diese können zu Entwicklungsstörungen beim noch ungeborenen Kind führen. Erst vor einigen Jahren wurde in Französisch-Polynesien entdeckt, dass das Zika-Virus Mikrozephalie auslösen kann. Wenn das Kind unter der Geburt einen Sauerstoffmangel erleidet, können Teile des Gehirns absterben. Das kann eine Mikrozephalie zur Folge haben. In seltenen Fällen verschließen sich die Nähte am Schädelknochen beim Kind zu früh (= Kraniosynostose). Dadurch bleibt der Kopf klein. Da sich der Schädel durch die vorzeitige Verknöcherung nicht ausdehnen kann, wächst auch das Gehirn nicht weiter.
Möglichkeiten zur Vorbeugung und Verlangsamung der Gehirnschrumpfung
Obwohl die Gehirnschrumpfung ein natürlicher Prozess ist, gibt es Möglichkeiten, ihn zu verlangsamen und die kognitive Gesundheit im Alter zu erhalten.
Geistige Aktivität
Wie kaum eine andere Aktivität fordert der Computer das alternde Denkorgan heraus. Eine amerikanische Studie begleitete knapp 2000 Probanden im Alter von 70 Jahren und darüber über einen Zeitraum von vier Jahren. Fazit: Wer regelmäßig mit der Rechenmaschine arbeitet, beugt der Demenz vor. Die positive Wirkung war sogar bei Probanden mit dem ApoE4-Gen zu beobachten, einem Risikofaktor für Alzheimererkrankungen.
Gesellschaftsspiele jeder Art können geistigen Verfall hinauszögern. Das ergab eine amerikanische Studie, an der Freiwillige im Durchschnittsalter von 77 Jahren teilnahmen. Jene unter ihnen, die regelmäßig würfelten, auf Los vorrückten oder zugewiesene Aufgaben lösten, genossen Vorteile gegenüber Altersgenossen, die sich für derlei Brettspielgeschäftigkeit nicht begeistern konnten. Auch jene Senioren, die gerne bastelten, taten ihrem Denkorgan einen großen Gefallen.
Auch die Übungen von NeuroNation sind speziell dafür entwickelt, das Arbeitsgedächtnis zu stärken. Dem Arbeitsgedächtnis kommt eine Vielzahl bedeutender Funktionen im menschlichen Geist zu; es ist an praktisch jeder intelligenten Handlung beteiligt.
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Körperliche Aktivität
Sport tut generell dem Denkorgan gut. Ein achtköpfiges Forscherteam aus Magdeburg verglich die Gehirne der Tänzer mit denen der Fitnessfans anhand bildgebender Verfahren. Alle Freiwilligen waren zwischen 60 und 70 Jahre alt und hatten 18 Monate lang regelmäßig an einer der zwei Sportarten teilgenommen. Wie sich herausstellte, profitierten sie alle von der Bewegung, doch die Tänzer hatten einen Extrabonus: „Sowohl Tanz- als auch Fitnesstraining kann die Plastizität des Hippocampus bei älteren Menschen fördern, aber nur das Tanztraining verbesserte ihr Gleichgewichtsvermögen“, berichten die Forscher. Der Hippocampus spielt eine entscheidende Rolle beim Bilden neuer Erinnerungen. Ohne ihn könnte sich der Mensch nichts Neues merken. Spazierengehen, Laufen, Radfahren, sogar Putzen: Bewegung macht gute Laune, senkt Stress, beugt Erkrankungen vor und hilft beim Denken.
Gesunde Ernährung
Vitamin B könnte eine wirksame und preiswerte Waffe gegen Altersdemenz sein. In hoher Dosierung halbierte es in einer Studie die Geschwindigkeit der altersbedingten Schrumpfung des Gehirns. Eine Untersuchung von Forschern der britischen Universität Oxford und aus Norwegen zeigte: Wenn ältere Menschen täglich Vitamin B einnehmen, kann es das Schrumpfen des Gehirns eindämmen und damit Demenz vorbeugen. Die Studie umfasste 168 Freiwillige über 70 Jahre, die Anzeichen von MCI zeigten. Über einen Zeitraum von zwei Jahren erhielten sie entweder eine hohe Dosis der Vitamintypen B6 und B12 oder aber ein Placebo (Scheinmedikament). Es zeigte sich, dass das altersbedingte Schrumpfen des Gehirns bei den Vitamin-B-Konsumenten teilweise um bis zu 50 Prozent nachließ.
Folsäure, Vitamin B6 und B12 sind an verschiedenen Körperfunktionen beteiligt. Unter anderem regulieren sie die Aminosäure Homocystein im Blut. Hohe Homocysteinspiegel sollen im Zusammenhang mit Gehirnschrumpfung und Alzheimer stehen.
Stressmanagement
Stresshormone wie Kortisol sind dafür bekannt, dass sie langfristig das Gedächtnis beeinträchtigen können. Achtsamkeitstraining kann das Wachstum von grauen Zellen stimulieren.
Soziale Interaktion
Ein ausgeprägtes soziales Netzwerk (im Gegensatz zu oberflächlichen Bekanntschaften) kann gerade im höheren Alter dem kognitiven Abbau entgegenwirken. Superager unterhielten mehr positive Beziehungen zu ihren Mitmenschen.
Yoga
Wer den Sonnengruß regelmäßig praktiziert, stärkt das Gedächtnis und die Konzentrationsfähigkeit. Ein brasilianisch-amerikanisches Forscherteam rekrutierte Frauen über 60 Jahre, die zu diesem Zeitpunkt seit mindestens acht Jahren Yoga betrieben. Gleichzeitig stellten die Wissenschaftler eine Kontrollgruppe auf: Diese Frauen waren im selben Alter, sie hatten ein vergleichbares Bildungsniveau, und sie verschafften sich wöchentlich ähnlich viel körperliche Betätigung wie die anderen Frauen - bloß praktizierte eben keine dieser Vergleichsprobandinnen Yoga. Mithilfe bildgebender Verfahren verglichen die Forscher die Gehirne der Teilnehmerinnen. „Im Gegensatz zur Kontrollgruppe waren bei den Probandinnen der Yogagruppe jene Areale besonders ausgeprägt, die für Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Handlungsplanung und essenzielle Handlungssteuerungen notwendig sind“, berichten die Forscher um Rui Afonso.