Kognitiver Alterungsprozess: Wie sich das Gehirn im Alter verändert

22. November 2020 Lesezeit: 4 Minuten von Niels

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Unser Körper verändert sich mit zunehmendem Alter auf spürbare Weise. Unser Haar wird grau, unsere Haut faltig und schlaff. Weniger offensichtlich sind allerdings die Veränderungen unseres Gehirns.

Ähnlich wie Muskeln und Gelenke können sich auch gewisse Zellen in unserem Gehirn versteifen, wie eine kürzlich an Mäusen durchgeführte Studie zeigte. Aber das ist nur eine von zahlreichen Arten, auf welche sich unser Gehirn mit zunehmendem Alter verändert – von der Verschlechterung des Gedächtnisses und der kognitiven Fähigkeiten bis hin zu mikroskopischen Veränderungen der Gehirnzellen und ihrer Chemie.

 

Kognitive Veränderungen im Gehirn

Der normale Alterungsprozess bringt subtile Veränderungen der kognitiven Fähigkeiten mit sich. Neue Informationen im Gedächtnis zu behalten oder Namen und Zahlen abzurufen, kann mit dem Alter immer länger dauern. Das autobiographische Gedächtnis für Lebensereignisse und das angesammelte Wissen über erlernte Tatsachen und Informationen – beides Typen des deklarativen Gedächtnisses – lassen mit dem Alter nach, während prozedurale Erinnerungen, wie zum Beispiel Fahrradfahren oder Schnürsenkel zubinden, weitgehend intakt bleiben.

Auch das Arbeitsgedächtnis – also die Fähigkeit, eine Information im Gedächtnis zu behalten, z.B. eine Telefonnummer, ein Passwort oder den Standort eines geparkten Autos – geht mit dem Alter zurück. Manche Studien deuten darauf hin, dass ein schleichender Rückgang bereits im Alter von 30 Jahren einsetzt. Das Arbeitsgedächtnis hängt mehr von der schnellen Verarbeitung neuer Informationen als von gespeichertem Wissen ab. Weitere Aspekte dieser Art fluider Intelligenz, wie Verarbeitungsgeschwindigkeit und Problemlösung, lassen mit dem Alter ebenfalls nach.

Gewisse Faktoren der Aufmerksamkeit können mit zunehmendem Alter unseres Gehirns komplizierter werden. Wenn wir uns zum Beispiel in einem lauten Restaurant befinden, fällt es uns möglicherweise schwerer, uns auf ein Gespräch mit Freunden zu konzentrieren. Die Fähigkeit, Ablenkungen auszublenden und sich auf einen bestimmten Reiz zu konzentrieren, nennt man selektive Aufmerksamkeit. Ebenso wird es mit zunehmendem Alter schwieriger, seinen Fokus zwischen zwei gleichzeitig stattfindenden Aufgaben aufzuteilen – wie zum Beispiel ein Gespräch beim Autofahren zu führen. Diese Art der Aufmerksamkeit wird als geteilte Aufmerksamkeit bezeichnet.

 

 

 

Aber keine Sorge: Nach dem 30. Lebensjahr geht es nicht nur noch bergab.

Tatsächlich verbessern sich einige kognitive Fähigkeiten im mittleren Alter: In der Seattle Longitudinal Study, die in den letzten 50 Jahren die kognitiven Fähigkeiten Tausender Erwachsener verfolgte, wurde erwiesen, dass die Testpersonen in ihren verbalen Fähigkeiten, räumlichem Denken, Mathematik und abstraktem Denken im mittleren Alter tatsächlich besser abschnitten als als junge Erwachsene.

Ganz im Gegensatz zum Sprichwort, dass man einem alten Hund keine neuen Tricks beibringen kann, gibt es immer mehr Anzeichen dafür, dass wir unser ganzes Leben lang lernen können und es auch tun. Neurowissenschaftler stellen fest, dass unsere Gehirne auch im Alter mehr oder weniger “plastisch” bleiben. Das bedeutet, sie sind in der Lage, neuronale Verbindungen umzuleiten, um sich an neue Herausforderungen und Aufgaben anzupassen.

 

Strukturelle Veränderungen im Gehirn

All diese Veränderungen der kognitiven Fähigkeiten spiegeln Veränderungen in der Struktur und Chemie des Gehirns wider. Sobald wir ein mittleres Alter erreichen, verändern sich unsere Gehirne auf subtile, aber messbare Weise. Zwischen 30 und 40 beginnt das Gesamtvolumen des Gehirns zu schrumpfen, wobei der Schrumpfungsgrad ab einem Alter von ungefähr 60 Jahren zunimmt.

Aber der Volumenverlust verläuft nicht überall im Gehirn gleichmäßig – manche Bereiche schrumpfen stärker und schneller als andere. Der präfrontale Kortex, das Kleinhirn und der Hippocampus haben die größten Verluste zu verzeichnen, die sich im fortgeschrittenen Alter stetig verschlimmern.

Die Großhirnrinde, die faltige Außenschicht des Gehirns, welche Neuronenzellkörper enthält, wird mit zunehmendem Alter immer dünner. Die Ausdünnung der Kortikalis verläuft ähnlich wie der Verlust des Volumens und ist in den Frontallappen und Teilen der Temporallappen besonders ausgeprägt.

Die Hirnregionen, die im Alter die dramatischsten Veränderungen durchmachen, gehören auch zu den letzten, die im Wachstumsalter heranreifen. Dies ließ Wissenschaftler auf eine “last in, first out”-Theorie der Gehirnalterung schließen – die zuletzt fertig entwickelten Teile des Gehirns sind die ersten, die sich verschlechtern. Studien über altersbedingte Veränderungen der Weißen Substanz unterstützen diese Hypothese.

Die ersten sich entwickelnden Nervenfasern des Gehirns sind die Projektionsfasern, die die Hirnrinde mit den unteren Teilen des Gehirns und dem Rückenmark verbinden. Die Fasern, die diffundierte Bereiche innerhalb einer einzigen Hemisphäre verbinden – die sogenannten Assoziationsfasern – sind als letzte ausgereift und indizieren mit dem Älterwerden die steilsten, funktionellen Rückgänge.

 

Neuronale Veränderungen im Gehirn

Veränderungen einzelner Neuronen tragen zur Schrumpfung und kortikalen Ausdünnung des alternden Gehirns bei. Neuronen schrumpfen und ziehen ihre Dendriten ein. Das fetthaltige Myelin, das sich um Axone wickelt, verfällt. Auch die Anzahl der Verbindungen bzw. Synapsen zwischen den Gehirnzellen nimmt ab, wodurch Lernprozesse und das Gedächtnis beeinträchtigt werden.

Obwohl synaptische Veränderungen selektiv und subtil sind, wird vermutet, dass die Auswirkungen auf den kognitiven Rückgang größer sind als die Folgen struktureller und chemischer Veränderungen. Im präfrontalen Kortex und im Hippocampus beobachteten Wissenschaftler Veränderungen in den Dendriten, den verzweigten Fortsätzen von Nervenzellen, die Signale anderer Nervenzellen empfangen. Mit zunehmendem Alter schrumpfen die Dendriten, ihre Verzweigungen werden weniger komplex, und sie verlieren die dendritischen Dornen, ihre winzigen Ausstülpungen, mit welchen sie chemische Signale empfangen.

 

 

Was sagen die Studien?

In einer Studie an Rhesusaffen stellten Wissenschaftler fest, dass der Alterungsprozess auf eine bestimmte Sorte von Dornen, dünne Dornen genannt, abzielt. Diese kleinen, schlanken Auswüchse sind ebenfalls hochplastische Strukturen, die sich viel schneller ausdehnen und zurückziehen als die größeren, pilzförmigen Dornen. Aus diesem Grund spekulieren Wissenschaftler, dass die dünnen Dornen möglicherweise etwas mit dem Arbeitsgedächtnis zu tun haben. Denn das erfordert ein hohes Maß an synaptischer Plastizität. Der Verlust dünner dendritischer Dornen könnte die neuronale Kommunikation beeinträchtigen und zum kognitiven Abbau beitragen.

Schließlich nimmt auch die Bildung neuer Nervenzellen – ein Prozess, der Neurogenese genannt wird – mit dem Alter ab. Obwohl Wissenschaftler einst glaubten, dass die Neurogenese nach der Geburt zum Stillstand kommt, wissen wir heute, dass zwei Hirnregionen ein Leben lang ständig neue Neuronen produzieren: der Riechkolben und der Gyrus dentatus des Hippocampus. Doch darüber sind die Meinungen nach wie vor gespalten – in einer Studie aus dem Jahr 2018 konnten die Forscher keine Hinweise auf neue Nervenzellen in erwachsenen Gehirnen finden.

Sie vermuteten, dass die Neurogenese bei Erwachsenen entweder selten auftritt oder dass sie in einem so geringen Ausmaß stattfindet, dass sie nicht nachweisbar ist. Und selbst wenn neue Nervenzellen im Laufe des Lebens hinzukommen, kann die Wissenschaft nicht sagen, ob sie sich in längst etablierte Hirnnetzwerke integrieren oder die Kognition beeinflussen können. Dennoch haben Studien an Mäusen erwiesen, dass Methoden zur Förderung der Neurogenese, wie regelmäßige Bewegung, die kognitiven Funktionen verbessern können.

 

Chemische Veränderungen im Gehirn

Wenn wir älter werden, produziert unser Gehirn außerdem weniger Botenstoffe. Diverse Studien deuten darauf hin, dass ältere Gehirne weniger Dopamin synthetisieren und es weniger Rezeptoren gibt, die den Neurotransmitter binden. Eine Studie stellte fest, dass 60- und 70-Jährige mit einer leichten kognitiven Beeinträchtigung weniger Serotonin im Gehirn hatten. Deshalb fragten sich die Forscher, ob eine Manipulation des Serotoninspiegels dazu beitragen könnte, einen Gedächtnisverlust zu verhindern und zu behandeln.

Unser Gehirn durchläuft während des Alterungsprozesses unzählige Veränderungen. Wissenschaftler gewinnen jeden Tag neue Erkenntnisse, wie eine gesunde Lebensweise die negativen Folgen dieser Veränderungen verzögern oder minimieren kann.


 

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