Das Gehirn in seinen reifen Jahren

Das Leben hinterlässt tiefe Spuren in unserem Körper. Das gilt auch für die Hirnentwicklung. Ähnlich wie manchmal das Leben selbst ist sie von einem Auf und Ab bestimmt. Deutlich lässt sich dieser Trend erkennen, wenn man sich die graue Hirnsubstanz anschaut. Sie besteht aus den Zellkörpern und Synapsen, den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Zunächst nimmt sie ungefähr bis zum zwölften Lebensjahr zu: Synapsen werden im Überschuss produziert. Danach geht es „bergab“: Je nach Region bauen die grauen Zellen mit zunehmendem Alter unterschiedlich stark ab.

In einer Region macht sich der Substanzverlust besonders bemerkbar: im Stirnhirn, genauer im präfrontalen Cortex. Für die Psychologen Anders Fjell und Kristine Walhovd von der University of Oslo ist dies alles andere als ein Zufall, wie sie in einer Übersichtsarbeit von 2010 schreiben: Einer anerkannten Hypothese zufolge sind nämlich genau die Hirnregionen als erste von der normalen Alterung betroffen, die sich als letzte entwickeln. Ganz nach dem Motto: Wer zuletzt kommt, geht zuerst. Der präfrontale Cortex ist eindeutig ein Spätzünder und lässt sich mit der Entwicklung noch bis Mitte 20 Zeit.

Dazu passt laut den norwegischen Psychologen noch eine andere Tatsache gut: Die so genannten exekutiven Funktionen – beispielsweise die Fähigkeit, seine Aufmerksamkeit zu steuern – sind durch fortschreitendes Alter am meisten beeinträchtigt. Und genau diese Fertigkeiten hängen sehr stark von der Aktivität im Stirnhirn ab.

Eine Hirnregion, die ebenfalls nach und nach schrumpft, ist der Scheitellappen. Er ist für Alternsforscher von besonderem Interesse. Beheimatet er doch den Hippocampus, der für das Langzeitgedächtnis wichtig ist. Nur allzu gut weiß man, dass besonders das episodische Gedächtnis mit dem Alter leidet. Es speichert die Langzeiterinnerungen, beispielsweise die der eigenen Biografie.

Ein wenig anders verläuft die Entwicklung der weißen Substanz. Sie besteht aus Nervenfasern, die einzelne Hirnregionen miteinander verbinden. Damit sorgt sie für den kommunikativen Draht zwischen den Arealen. Das Volumen der weißen Substanz nimmt in der Kindheit und Adoleszenz konstant zu. Lange Zeit glaubten Forscher, sie bliebe danach während des Erwachsenenlebens weitgehend stabil.

Mittlerweile gehen Wissenschaftler allerdings davon aus, dass sie etwa bis zum Alter von etwa 40 bis 50 Jahren zunimmt, bevor sich ein Teil von ihr wieder verabschiedet. Das bleibt möglicherweise nicht ohne Folgen für die allgemeine Verarbeitungsgeschwindigkeit, mit der wir geistige Aufgaben meistern. Sie lässt meist bereits in den 20ern oder 30ern nach, was damit zusammenhängen könnte, dass die Kommunikation zwischen den verschiedenen Hirnarealen nicht mehr so effizient ist.

Doch was steckt eigentlich hinter dem Schwund an Hirnmasse? Früher glaubte man zumindest im Falle der grauen Hirnsubstanz, der Verlust von Nervenzellen sei die Hauptursache. Doch es scheinen ganz andere Faktoren eine Rolle zu spielen: So vermindert sich die Dichte an Synapsen mit dem Alter. Forscher konnten vor allem einen Verlust so genannter dendritischer Dornen, Ausstülpungen von Nervenfortsätzen, im hohen Alter belegen.

Bei der weißen Substanz hat der Verlust andere Gründe. Die Menge der mit Myelin umhüllten Nervenfasern nimmt ab. So stieß beispielsweise ein Team um die Neurowissenschaftlerin Lisbeth Marner von der University of Copenhagen 2003 auf beeindruckende Zahlen: Betrug die Gesamtlänge myelinisierter Fasern bei Frauen im Alter von 20 Jahren noch durchschnittlich 149.000 Kilometer, war sie im Alter von 80 Jahren auf nur noch 82.000 Kilometer geschrumpft. Bei Männern fiel der Abbau sogar noch deutlicher aus.

Doch das normal alternde Gehirn wartet noch mit anderen Auffälligkeiten auf: Die Dichte so genannter Neurofibrillen nimmt in betagteren Jahren zu. Dabei handelt es sich um Ansammlungen eines Proteins namens Tau, die als Verklumpungen möglicherweise für das Absterben von Nervenzellen verantwortlich sind. Bemerkenswert viele solcher Knäuel lassen sich in den Gehirnen von Alzheimer-​Patienten finden.

Auffällig sind diese Knäuel aber auch noch bei einer anderen Gruppe von Menschen: 2008 untersuchten Forscher um den Neurologen Changiz Geula von der Northwestern University in den USA die Gehirne von verstorbenen „Super-​Agern“. Diese Menschen können selbst im hohen Alter in Sachen Gedächtnis mit Jungspunden problemlos mithalten. Bei ihnen fanden die Wissenschaftler geringere Ansammlungen der verdächtigen Knäuel als bei normal gealterten Menschen. „Man hat immer angenommen, dass die Anhäufung solcher Fibrillenbündel ein fortschreitendes Phänomen im Alterungsprozess sei“, sagt Changiz Geula. „Aber jetzt sehen wir, dass einige Individuen gewissermaßen immun gegen die Fibrillenbildung sind und dass ihr Vorkommen die kognitive Leistung beeinflusst.“

Natürlich hat nicht jeder das Glück, ein Super-​Ager zu sein. Doch auch wer normal altert, kann seine nachlassenden geistigen Kräfte teilweise kompensieren. Denn eines scheint zunächst überraschend: Zwar lässt die mentale Verarbeitungsgeschwindigkeit im Laufe des Lebens nach, doch die Produktivität von Menschen im Arbeitsleben hinkt nicht unbedingt der von jüngeren Menschen hinterher. Wie Studien gezeigt haben, kommen ihnen Erfahrung und über Jahrzehnte hinweg erworbenes Wissen zugute – Wissen, das oft bis ins hohe Alter vergleichsweise gut erhalten bleibt.

Auch im Gehirn lassen sich Hinweise auf die eine oder andere Strategie finden, die möglicherweise die Defizite der reiferen Jahre teilweise wettzumachen vermögen. Zu diesem Schluss kommt etwa ein Team um den Neurophysiologen Michael Falkenstein vom Leibniz-​Institut für Arbeitsforschung an der Technischen Uni Dortmund. Die Forscher ließen 2004 ältere und jüngere Probanden unterschiedlich schwierige Aufgaben bewältigen. Die Versuchspersonen mussten auf akustische und visuelle Reize mit einem bestimmten Knopfdruck reagieren. Währenddessen registrierten die Forscher mittels Elektroenzephalografie (EEG) die Hirnströme der Freiwilligen. In motorischen Gebieten stießen sie auf eine verlangsamte Reaktion. Falkenstein und seine Kollegen vermuten, dass es sich dabei vielleicht gar nicht um ein Defizit handelt. Die Reaktionsschwelle zu erhöhen, könnte eine Strategie des Gehirns sein, voreilige Reaktionen und damit Fehler zu vermeiden. Tatsächlich waren die betagteren Studienteilnehmer zwar langsamer als die jungen, sie machten aber auch weniger Fehler.

Und noch eine andere Kompensationsstrategie legen Studien nahe: Bei älteren Menschen werden bei komplexeren Aufgaben im Vergleich zu jüngeren Freiwilligen zusätzliche Hirnareale aktiviert. So können die Senioren trotz neuronaler Defizite schwierige Aufgaben erfolgreich meistern. Es geht also nicht alles im Alter bergab.

zum Weiterlesen:

Fjell AM, Walhovd KB: Structural brain changes in aging: courses, causes and cognitive consequences. Reviews in the Neurosciences 2010; 21(3):187 – 221. (zum Abstract)