Die Vorstellung, dass mit zunehmendem Alter unweigerlich ein Verlust von Gehirnfunktionen einhergeht, ist weit verbreitet. Lange Zeit galt es als unumstößliche Tatsache, dass sich nach der Adoleszenz die Anzahl der Neuronen im menschlichen Gehirn kontinuierlich verringert. Doch moderne bildgebende Verfahren und neurowissenschaftliche Studien stellen diese Annahme zunehmend in Frage. Dieser Artikel beleuchtet die komplexen Veränderungen im Gehirn während des Alterungsprozesses, widerlegt einige gängige Vorstellungen und zeigt neue Wege auf, wie wir unsere geistige Fitness bis ins hohe Alter erhalten können.
Die Rotterdam-Studie: Ein Paradigmenwechsel in der Altersforschung
Die Rotterdam-Studie, eine bildgestützte Bevölkerungsstudie unter der Leitung von Prof. Gabriel Krestin, hat in den letzten Jahren zu aufsehenerregenden Erkenntnissen geführt. Krestin, Leiter der Abteilung für Radiologie und Nuklearmedizin am Erasmus University Medical Center in Rotterdam, betont, dass es so etwas wie ein "normales Altern" des Gehirns nicht gibt. Die Veränderungen, die wir traditionell mit dem Alterungsprozess in Verbindung bringen, sind oft das Ergebnis von symptomatischen oder asymptomatischen Krankheiten und externen Faktoren.
Widerlegung des "altersgerechten" Ansatzes
Krestin argumentiert, dass der Begriff "altersgerecht" in der Medizin oft missbraucht wurde, um viele Veränderungen im Gehirn dem Alterungsprozess zuzuschreiben. Er stellt fest: "Die Veränderungen, die wir mit dem Vorgang des Alterns in Verbindung brachten, sind aber durch symptomatische und manchmal präklinische oder asymptomatische Krankheiten bedingt." Seiner Ansicht nach ist Altern kein normaler Prozess, und es ist nicht normal, dass die Gehirnfunktion mit zunehmendem Alter nachlässt oder das Gehirn senil wird.
Externe Faktoren als entscheidende Einflussfaktoren
Stattdessen betont Krestin den Einfluss externer Faktoren auf den Alterungsprozess des Gehirns: "Was den Alterungsprozess des Gehirns bestimmt - und das erkennen wir zunehmend - ist der Einfluss externer Faktoren: generelle Risikofaktoren, andere zugrunde liegende Erkrankungen und möglicherweise auch genetische Veranlagungen." Es sind also nicht unbedingt die gelebten Jahre, die zu diesen Veränderungen führen.
Veränderungen in der weißen und grauen Substanz
Frühe Ergebnisse der Bevölkerungsstudien konzentrierten sich auf die Untersuchung unterschiedlicher Gehirnvolumina bei Personen unterschiedlichen Alters. Dabei zeigte sich überraschenderweise, dass sich das Volumen der grauen Substanz mit zunehmendem Alter nicht wesentlich verändert, während das Volumen der weißen Substanz abnimmt.
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Läsionen in der weißen Substanz als Indikatoren für Risikofaktoren
Ein weiterer Aspekt, der traditionell dem Alter zugeschrieben wurde, ist die Entwicklung von Hyperintensitäten in der weißen Hirnsubstanz. Diese kleinen Bereiche mit hoher Signalintensität, die mit bestimmten MRT-Sequenzen identifiziert werden können, stehen in engem Zusammenhang mit kardiovaskulären Risikofaktoren wie Rauchen, Bluthochdruck oder Diabetes. Darüber hinaus dienen Läsionen in der weißen Substanz als Indikatoren für bestimmte Diagnosen wie Demenz oder Schlaganfall.
Mikrostrukturelle Veränderungen als Frühwarnzeichen
Dank diffusionsgewichteter MRT können Forscher heute die Integrität von Mikrostrukturen oder Schäden in der weißen Substanz diagnostizieren, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind. Querschnittstudien der Bevölkerung haben gezeigt, dass sich sogar bei der nicht beeinträchtigten weißen Hirnsubstanz, die bei konventionellen MRT-Aufnahmen normal aussieht, eine Veränderung der Diffusionswerte erkennen lässt, lange bevor eine Läsion der weißen Substanz Jahre später sichtbar wird.
Die Bedeutung der funktionellen Konnektivität
Studien, die Diffusion und fMRT zur funktionellen Konnektivität kombinieren, haben gezeigt, dass Schäden der weißen Hirnsubstanz, die traditionell mit dem Altern in Verbindung gebracht wurden, in Wirklichkeit oft auf andere Faktoren zurückzuführen sind. Nach der Korrektur um Risikofaktoren und andere relevante Faktoren bleibt von den vermeintlichen altersbedingten Veränderungen oft nicht mehr viel übrig. Stattdessen werden alternde Personen zunehmend durch Erkrankungen beeinträchtigt, die mit kardiovaskulären Risikofaktoren, Diabetes, einer Abnahme der Hirndurchblutung oder einer geschädigten Mikrovaskulatur zusammenhängen.
Biomarker für die Früherkennung von Krankheiten
Die bildgebende Erfassung dieser Veränderungen wird immer wichtiger, da sie als Biomarker fungieren können, die bestimmte Erkrankungen voraussagen können. Menschen mit Schäden an der Mikrostruktur der weißen Hirnsubstanz oder mit einem hohen Grad an Atrophie oder Läsionen der weißen Substanz haben ein höheres Risiko, an Demenz oder Schlaganfall zu erkranken.
Prävention als Schlüssel zu einem gesunden Altern
Die Erkenntnisse der Rotterdam-Studie unterstreichen die Bedeutung der Prävention. Da wir die genannten Risikofaktoren immer besser verstehen und bekämpfen können, hat sich die Lebenserwartung in den letzten 50 Jahren deutlich erhöht.
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Neurogenese im Erwachsenenalter: Ein Leben lang neue Nervenzellen?
Eine weitere bahnbrechende Erkenntnis der modernen Neurowissenschaft ist die Entdeckung der Neurogenese im Erwachsenenalter. Lange Zeit glaubte man, dass die Anzahl der Nervenzellen im Gehirn nach der Geburt feststeht. Doch mittlerweile ist wissenschaftlich belegt, dass auch das erwachsene Gehirn neue Nervenzellen ausbildet - und zwar ein Leben lang.
Der Hippocampus als Zentrum der Neurogenese
Vor allem in zwei Regionen des Gehirns, dem Riechkolben und dem Hippocampus, entstehen ständig neue Neuronen. Der Hippocampus, ein Bereich des Gehirns, der für Lern- und Gedächtnisvorgänge wichtig ist, spielt eine zentrale Rolle bei der adulten Neurogenese.
Die Rolle von Doublecortin (DCX)
Der Nachweis von neuen Neuronen erfolgt in der Regel über die Identifikation eines Proteins mit der Bezeichnung Doublecortin (DCX). Eine Studie, die im Journal Nature Medicine veröffentlicht wurde, analysierte das Hirngewebe von gesunden Probanden und Alzheimer-Patienten und konnte bei allen Probanden DCX nachweisen, selbst im Gehirn des ältesten Patienten.
Neurodegenerative Prozesse beeinträchtigen die Neurogenese
Allerdings beeinträchtigen neurodegenerative Prozesse die Neurogenese spürbar. Im Vergleich zu gesunden Probanden fanden sich bei Alzheimer-Patienten konstant mehrere Zehntausende neue Hirnzellen weniger, die zudem noch im Schnitt einen vergleichsweise geringeren Reifegrad aufwiesen.
Transkranielle Pulsstimulation zur Unterstützung der Neurogenese
Neue Therapieansätze wie die Transkranielle Pulsstimulation (TPS) zielen darauf ab, den Prozess der Neurogenese zu unterstützen. TPS nutzt Stoßwellen, um Stoffwechselprozesse an den synaptischen Schaltstellen der Nervenzellen zu aktivieren und die Bildung neuer Synapsen zu fördern. Darüber hinaus werden Wachstumsfaktoren freigesetzt, die die Entwicklung von Stammzellen beeinflussen und die Gehirndurchblutung verbessern.
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Neuronale Kompensation: Die Anpassungsfähigkeit des Gehirns im Alter
Auch wenn die Anzahl der Neuronen im Alter abnehmen kann, verfügt das Gehirn über bemerkenswerte Mechanismen, um Funktionsverluste auszugleichen. Diese Fähigkeit zur neuronalen Kompensation ermöglicht es uns, auch im Alter geistig aktiv und leistungsfähig zu bleiben.
Drei Mechanismen der neuronalen Kompensation
Es gibt mindestens drei Mechanismen, mit denen das Gehirn dem altersbedingten Leistungsabfall entgegenzuwirken versucht: Hochregulierung, Selektion und Reorganisation.
- Hochregulierung: Bei einer bestimmten Aufgabe ist dieselbe Hirnregion beteiligt (bei Jung und Alt), bei Senioren ist sie jedoch deutlich aktiver.
- Selektion: Ältere Menschen greifen beim Wiedererkennen von gelernten Wörtern häufiger auf den Prozess der Familiarität zurück, der weniger aufwändig ist als die Rekollektion.
- Reorganisation: Bei leistungsstarken Senioren ist der Abruf aus dem Langzeitgedächtnis mit beidseitiger statt einseitiger Beteiligung des präfrontalen Kortex (PFC) verbunden.
Ein gesunder Lebensstil als geistiger Jungbrunnen
Die Fähigkeit des Gehirns zur neuronalen Kompensation lässt sich vermutlich fördern. Besonders wichtige Faktoren sind körperliche und geistige Fitness, Ernährung, Schlafgewohnheiten und soziale Interaktionen.
- Körperliche Aktivität: Fördert die Reorganisation des Gehirns und steigert kognitive Fähigkeiten.
- Soziale Interaktion: Isolation lässt die graue Substanz schrumpfen und steigert das Demenzrisiko.
Der Kipppunkt zum Krankhaften
Gesundes Altern ist ein Entwicklungsprozess ohne schwerwiegende gesundheitliche Probleme. Sobald der Hirnabbau aber einen kritischen Schwellenwert überschreitet und die neuronale Kompensation zusammenbricht, könnte der Kipppunkt von gesundem zu pathologischem Altern erreicht sein.