Michael De Boni - Nur Flausen im Kopf? - Jugendliche verstehen

Wie entwickelt sich das menschliche Gehirn von der Geburt bis zum Ende der Adoleszenz?

Schon seit Jahrzehnten ist bekannt, dass das Hirnwachstum, genauer die Vermehrung der Nervenzellen und ihrer Verbindungen, von der Kindheit bis ins Erwachsenenalter nicht linear und gleichmäßig verläuft, sondern dass schubweise große Umstrukturierungsprozesse stattfinden.

• Im ersten Lebensjahr nach der Geburt bilden sich sehr viele Synapsen; das Gehirn produziert eine riesige Menge von Schaltstellen (erste Welle der Synapsenbildung, auch Synaptogenese genannt). Dieser Prozess erreicht seinen Höhepunkt am Ende des ersten Lebensjahres.

• Anschließend werden in den meisten Hirnregionen die Verbindungen optimiert. Die gebrauchten Verbindungen bilden ihre Synapsen aus; die ungebrauchten werden abgebaut. Diese Hirnbereiche verbessern dadurch ihre Funktionalität.

• Mit etwa sechs Jahren erreicht das Gehirn ca. 95 Prozent seiner Erwachsenengröße. In diesem Alter ist auch die absolute Masse der grauen Hirnsubstanz am größten.

• Die graue Substanz (Nervenzellen) erreicht die größte Dichte im Frontalcortex etwa mit 12 bis 14 Jahren. Es findet vor der Pubertät noch einmal eine rasche Vermehrung der Synapsen statt (zweite Welle der Synapsenbildung; Blakemore/Frith 2006).

• Nach Beginn der Pubertät nimmt die Synapsendichte langsam ab, und die weiße Substanz (Myelin) nimmt zu. Das Myelin ummantelt die Nervenfasern und macht sie leistungsfähiger. Das Volumen der frontalen Hirnregion bleibt dabei gleich. Dies bedeutet, dass in der Pubertät diese Region mit der Neu- und Umverdrahtung ihres Hirngewebes beginnt und dass die bereits erwähnten Exekutivfunktionen erst in dieser Phase optimiert werden. Dem jugendlichen Gehirn gelingt der Umgang mit sich selbst und mit der Welt immer besser.

Welchen Sinn hat der Abbau vieler Nervenfasern und Schaltstellen? Da nur die genutzten Verbindungen bestehen bleiben, wird die Hirnleistung effizienter. Die ungenutzten oder schlecht genutzten Verbindungen stören den Betrieb nicht mehr. Die Intelligenz einer Person hängt nicht von der absoluten Menge der aktivierten Hirnzellen ab. Hirnscans haben bestätigt, dass Menschen mit hoher und effizienter Hirnleistung beim Denken nicht unbedingt mehr Hirnregionen aktivieren, sondern eher weniger als Personen, die beim Problemlösen mehr Zeit brauchen. Das Prinzip heißt: »Weniger ist mehr«, es müssen aber die »richtigen« Verbindungen aktiviert werden. Eine effiziente »neuronale Verdrahtung« kommt offensichtlich mit weniger »Hardware« aus.

• Die Entwicklung des Feintunings der Synapsenbildung und der neuronalen Vernetzung dauert während der ganzen Adoleszenz an. Das Gehirn strukturiert sich aufgrund der täglichen Anforderungen immer besser. Die neuronale Struktur, also unser Gehirn, ist letztlich das Abbild der vielen Aufgaben, die es zu bewältigen galt und gilt. Man kann sich gut vorstellen, dass exzessiver Fernsehkonsum und übermäßiges »Gamen« in einer künstlichen, virtuellen Welt am Computer während der Kindheit und Jugendzeit das Gehirn anders »verdrahtet« als das Aufwachsen in einer natürlichen Umgebung, die das Spiel mit lebendigen Wesen ermöglicht. Dabei ist anzumerken, dass es nicht das Spielen oder der TV-Konsum an sich ist, was sich problematisch bemerkbar macht, sondern der Verlust einer natürlichen Umgebung, auf die unsere Sinne angelegt sind.

• Neue Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Zunahme der weißen Substanz bis weit ins Erwachsenenalter (etwa bis 30 Jahre) anhält. Die »Neu- und Umverdrahtung« oder Plastizität des Gehirns kann bis ins höhere Alter beobachtet werden. Lernen hält das Gehirn auch im Alter fit.

Es sind der funktionale Aufbau und die Architektur der Verschaltungen, die neben einer hohen Plastizität für die Leistung des Gehirns verantwortlich sind. Je weniger Aufwand für die Rechenleistung des Gehirns gebraucht wird, desto besser wird das gesamte geistige Leistungsvermögen. Dies zeigen zum Beispiel Experimente mit Ratten. Der Abbau nicht notwendiger oder fehlerhafter Nervenverbindungen ist genetisch gesteuert. Dabei sind zwei Gene beteiligt. Wenn man bei Ratten das Gen »ausschaltet«, das den Abbau von Nervenzellen im embryonalen Zustand fördert, sterben bei diesen Tieren im Verlauf der Hirnentwicklung weniger Nervenzellen und Schaltstellen ab. Diese Ratten haben größere Gehirne, mehr Nervenzellen und mehr Synapsen (Schaltstellen). Aber anders als erwartet ist der Effekt nicht der, dass »mehr« auch »besser« wäre – das Gegenteil ist der Fall. Experimente haben gezeigt, dass diese Ratten langsamer lernen und weniger Angst und Vorsicht zeigen. Wenn Ratten mit zu vielen Neuronen und Synapsen in trübem Wasser eine Plattform finden müssen, erzielen sie auch nach einigen Versuchen deutlich schlechtere Ergebnisse als nicht genmanipulierte »kleinhirnige Ratten« (vgl. Abbildungen 1-6und 1-7).

Es ist zwar immer etwas spekulativ, wenn man Ergebnisse aus Tierexperimenten auf menschliches Verhalten überträgt, wenn man sich aber ver­gegenwärtigt, dass in der frühen bis mittleren Adoleszenz (mit ca. 12 bis 17 Jahren) die frontalen Hirnregionen noch mit dem Abbau des Neuronen- und Synapsenüberschusses und einem massiven Umbau zu kämpfen haben, sind Phänomene wie Lernschwierigkeiten, Konzentrationsmängel, erhöhte Risikobereitschaft (Gefahren werden nicht gesehen) und ähnliche Erscheinungen in dieser Phase durchaus nachvollziehbar. Wissenschaftler vermuten, dass Störungen im Auslese- und Abbauprozess der Neuronen auch beim Menschen mit emotionalen und sozialen Verhaltensproblemen im Zusammenhang stehen.

Persönlichkeitsentwicklung und soziales Verhalten sind also wesentlich an die Entwicklung frontaler Hirnregionen gebunden. Man könnte deshalb auch von einem »frontalen Phänomen« sprechen, das sich vor allem während der Phase von der Pubertät bis ins junge Erwachsenenalter bemerkbar macht. Nun sollten aber Hirnregionen in ihrer Funktion nicht isoliert betrachtet werden, weil sie immer nur im Zusammenspiel mit anderen Hirnbereichen verstanden werden können. In besonderem Maße trifft dies auf die frontalen Hirnregionen zu.

Der wichtigste Mitspieler der frontalen Regionen ist das limbische System . Dabei gilt, vereinfacht ausgedrückt, dass die frontalen Hirnregionen die Impulse aus den tiefer im Gehirn liegenden limbischen Bereichen hemmen, steuern und modulieren. Die Persönlichkeitsentwicklung spiegelt in diesem Sinne den Entwicklungsgrad des Zusammenspiels zwischen tieferen limbischen Strukturen und frontalen Anteilen des limbischen Systems (orbitofrontaler Cortex) wider. Interessanterweise spielen die höheren kognitiven Funktionen des präfrontalen Cortex (oberes Stirnhirn) keine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, Handlungsentscheidungen zu treffen. Letzteres ist Sache des limbischen Systems, besonders des unteren Stirnhirns.