Pubertät: Wenn das Gehirn groß wird

Grafik: MW

Die Reifung des Gehirns macht in der Pubertät große Sprünge. Kinder und Jugendliche werden dadurch empfänglicher für positive Einflüsse. Die Kehrseite der Medaille aber ist, dass in dieser Phase der Entwicklung auch vieles schiefgehen kann. Dass gerade während dieser Zeit viele Jugendliche mit Alkohol und Cannabis experimentieren, birgt ein großes Risiko.

Wissenschaftliche Betreuung: Anja Blumenthal

Veröffentlicht: 29.05.2017

Das Wichtigste in Kürze
  • Die Pubertät ist eine Phase des „ Sturms und Drangs“, die den Übergang vom Kind zum Erwachsenen markiert. Obwohl die Dauer stark variieren kann, fällt sie bei Jungen in der Regel zwischen das 12. und 21. Lebensjahr, während sie bei Mädchen früher einsetzt (10. bis 18. Jahr). Während dieser Ze it verändert sich der Körper und besonders unser Gehirn auf grundlegende Art und Weise.  
  • Die Funktion eines Gehirnareals scheint den Zeitpunkt seiner Reifung zu steuern. Dabei reifen Gebiete mit simpleren Aufgaben (wie sensomotorische Areale) als e rstes heran. Hingegen entwickeln sich stammesgeschichtlich jüngere Strukturen mit eher komplexen Funktionen (wie der präfrontale C ortex ) erst Jahre später vollständig.   
  • Ein höherer Reifungsgrad geht tendenziell mit weniger grauer Substanz einher : W eniger genutzte neuronale Schaltkreise werden abgebaut und öfter genutzte verstärkt. Nach dem Prinzip use it or lose it “ entwickeln und verbessern sich kognitive Fähigkeiten wie Impuls- und Emotionskontrolle, Planungsfähigkeit sowie abstraktes Denken.   
  • Die Reifung des Gehirns stellt einen äußerst sensiblen Prozess dar, bei dem kleinere Störungen tiefgreifende Folgen nach sich ziehen können. Besonders die Pubertät ist dabei eine Phase erhöhter Gefährdungen, da Jugendliche während diese r Zeit oft die ersten Erfahrung en mit potentiell schädlichen Substanzen wie Alkohol oder Cannabis machen.  
  • Die Folgen von starkem Alkohol- oder Cannabis-Konsum enden nicht mit dem Eintritt in das Erwachsenenalter. Viele Studien haben mittle rweile zeigen können, dass ehemalige Konsumenten auch im Erwachsenenalter mit Spätfolgen zu kämpfen haben. Dazu können beispielsweise schlechtere akademische Leistungen, ein höheres Risiko für bestimmte Erkrankungen oder Verhaltensstörungen gehören.  
  • Angststörungen, Depressionen, Suchterkrankungen und andere psychiatrische Erkrankungen treffen häufig die Heranwachsenden . Man vermutet mittlerweile , dass d ie s die Folge n einer viel früher beginnen den Fehlentwicklung sind.  
  • Längsschnittstudien mit Bildgebung konnten zeigen, dass es sowohl bei ADHS, Autismus als auch Schizophrenie zu einer veränderten Reifung einzelner Gehirnareale kommt. Bei ADHS scheint zum Beispiel der präfrontale Cortex , der mit Aufmerksamkeit in Verbindung gebracht wird, langsamer zu reifen . Allerdings sind diese Theorien auch nicht unumstritten.    

Autismus

Autismus/-/autism

Gravierende Entwicklungsstörung, die sich oft in reduzierten sozialen Fähigkeiten, verminderter Kommunikation und stereotypem Verhalten ausdrückt.

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

Erwachsen zu werden, ist wahrlich nicht einfach. Die Pubertät markiert dabei sicherlich die stürmischste Zeit, da sie mit großen körperlichen Veränderungen einhergeht. Allgemein betrachtet bezeichnet die Pubertät eine Abfolge verschiedener Entwicklungsphasen, die mit der Geschlechtsreife endet. Sie wird hauptsächlich durch unseren Hypothalamus gesteuert, ein Areal im Zwischenhirn, das zahlreiche Körperfunktionen kontrolliert. Dazu gehört auch die Ausschüttung von Sexualhormonen – Testosteron bei Männern und Östrogen bei Frauen. Neben den offensichtlicheren Effekten wie Einleitung des Stimmbruchs oder Brustwachstum haben beide Hormone auch tiefergreifende Auswirkungen auf das Verhalten der Heranwachsenden. Dies ist, wie sollte es anders sein, ihrer Wirkung auf das Gehirn geschuldet. Aber was genau passiert eigentlich während der Pubertät mit unserem besten Stück?

Hypothalamus

Hypothalamus/-/hypothalamus

Der Hypothalamus gilt als das Zentrum des autonomen Nervensystems, er steuert also viele motivationale Zustände und kontrolliert vegetative Aspekte wie Hunger, Durst oder Sexualverhalten. Als endokrine Drüse (die – im Gegensatz zu einer exokrinen Drüse – ihre Hormone ohne Ausführungsgang direkt ins Blut abgibt) produziert er zahlreiche Hormone, die teilweise die Hypophyse hemmen oder anregen, ihrerseits Hormone ins Blut abzugeben. In dieser Funktion spielt er auch bei der Reaktion auf Schmerz eine wichtige Rolle und ist in die Schmerzmodulation involviert.

Use it or lose it!

Früher ging man davon aus, dass das Gehirnvolumen im Sinne eines umgekehrten „U“s bis zur Pubertät ansteigt und danach stetig fällt. Heute weiß man, dass es nicht ganz so einfach vonstattengeht. Vielmehr scheint der Zeitpunkt der Reifung eines Gehirnareals davon abzuhängen, wann es im Leben gebraucht wird. So reifen Gebiete mit simpleren Aufgaben (wie sensomotorische Areale) als erstes heran. Stammesgeschichtlich jüngere Strukturen mit eher komplexen Funktionen (wie der präfrontale Cortex) entwickeln sich hingegen erst Jahre später.

Interessanterweise geht ein höherer Reifungsgrad tendenziell mit der Abnahme der Nervenzellkörper, also der Grauen Substanz, in der äußersten Schicht der Großhirnrinde einher. Man vermutet, dass dieses Phänomen durch „use it or lose it“ zustande kommt: Gemäß diesem Konzept werden weniger genutzte Verbindungen schwächer oder ganz abgebaut, viel genutzte verstärkt. Dank „use it or lose it“ entwickeln und verbessern sich Fähigkeiten, die, salopp gesagt, einen Jugendlichen zu einem Erwachsenen machen. Dazu gehören beispielsweise Impuls- und Emotionskontrolle, Planungsfähigkeit sowie abstraktes Denken. Auch werden neuronale Netze, die reproduktives Verhalten steuern (man denke nur an das „Belohnungszentrum“), um- bzw. aufgebaut.

Es wundert also wenig, dass diese biologischen Prozesse mit dem Beginn der Pubertät zusammenfallen. Auf der anderen Seite macht aber dieser grundlegende Umbau im Kopf deutlich, wie empfindlich das menschliche Hirn gerade während dieser Zeit ist. Entsprechend hoch ist auch der Schaden, der von Substanzen wie Alkohol oder illegalen Drogen angerichtet werden kann. Aber auch zum Verständnis von psychiatrischen Erkrankungen eignet sich die Erforschung gerade dieser Zeit: Mittlerweile wird angenommen, dass vielen psychiatrischen Erkrankungen oftmals eine Störung der jugendlichen Hirnentwicklung vorausgeht.

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

Bei der Hirnreifung kann so einiges schieflaufen

Drogen und Alkohol können also besonders während der Pubertät viel anrichten.

Mehrere Studien zeigen, dass besonders der Konsum von Cannabis im Jugendalter das spätere Schizophrenie-Risiko erhöht. Auch der Zusammenhang von regelmäßigem Cannabis-Konsum in der Pubertät und schlechteren akademischen bzw. kognitiven Leistungen im mittleren Erwachsenenalter wurde in größeren Studien belegt.

Bei Jugendlichen sehen Fachleute einen möglichen Zusammenhang zwischen übermäßigem Alkoholkonsum und erhöhter Impulsivität, antisozialem Verhalten, Drogenkonsum sowie psychischen Störungen. Zudem scheint sich ein exzessiver Alkoholkonsum in der Jugend in vielen Fällen im Erwachsenenalter fortzusetzen, was dann wiederum mit vielen anderen gesundheitlichen und psycho-sozialen Problemen verbunden ist.

Die gravierenden Folgen von handfester Alkoholabhängigkeit oder -missbrauch auf die Entwicklung des jugendlichen Gehirns sind mittlerweile hinreichend bekannt. So fand eine Längsschnittstudie aus Finnland heraus, dass die Gehirne von stark trinkenden Jugendlichen verglichen mit mäßig trinkenden Jugendlichen nach zehn Jahren deutlich anders aussahen. Dem Alkohol eher zugeneigte Probanden hatten weniger graue Substanz in mehreren Gehirnregionen, unter anderem der Inselrinde. Interessanterweise vermuten Forscher, dass die Inselrinde eine wichtige Rolle bei der Entstehung verschiedener Suchterkrankungen spielt.

Insellappen

Insellappen/Lobus insularis/insula

Der Insellappen ist ein eingesenkter Teil des Cortex (Großhirnrinde), der durch Frontal-​, Temporal– und Parietallappen verdeckt wird. Diese Überlagerung wird Opercula (Deckel) genannt. Die Insula hat Einfluss auf die Motorik und Sensorik der Eingeweide und gilt in der Schmerzverarbeitung als Verbindung zwischen kognitiven und emotionalen Elementen.

Viele psychiatrische Erkrankungen beginnen im Jugendalter

Neben dem Konsum von Alkohol und Drogen steigt während der Jugend auch noch etwas anderes an: die Häufigkeit der meisten psychiatrischen Erkrankungen. Zumindest im Ansatz kann man auch dieses Phänomen mit der Hirnentwicklung in Verbindung bringen. Zudem lässt sich an verschiedenen psychiatrischen Erkrankungen gut demonstrieren, warum Abweichungen vom Master-Plan der normalen Hirnentwicklung selten etwas Gutes sind.

So gibt es bei Patienten mit Schizophrenie eindeutige Hinweise auf einen veränderten Entwicklungsprozess des Gehirns. Dies ergab eine großangelegte Studie an Patienten mit Krankheitsbeginn vor dem zwölften Lebensjahr. Hier fanden sich zwar über die Jugend hinweg Volumenreduktion in ähnlichen Gebieten wie bei Gesunden. Das Ausmaß dieser Verringerung war allerdings teilweise doppelt so groß.

Auch bei dem Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsyndrom (ADHS) scheint es Abweichungen vom normalen Entwicklungsverlauf zu geben. So fanden Forscher des amerikanischen National Institute of Mental Health Reifeverzögerungen nahezu des gesamten Großhirns: In ihrer Studie erreichte die Hälfte der ADHS-Gruppe einen bestimmten Reifezustand ihres Gehirns erst mit 10,5 Jahren, drei Jahre später als gesunde Probanden. Interessanterweise traten die größten Verzögerungen in präfrontalen Arealen auf. Diese werden mit höheren kognitiven Prozessen – wie Aufmerksamkeit – in Verbindung gebracht, die bei Kindern mit ADHS beeinträchtigt sind. Das passt gut zu einer früheren Längsschnittstudie, die einen höheren Reifungsgrad des präfrontalen Cortex im Kindesalter mit einem besseren klinischen Zustand im Jugendalter in Verbindung bringt.

Schwierig ist es allerdings, bei derartigen Studien Ursache und Wirkung eindeutig zu benennen. Besonderheiten der Hirnentwicklung bei Kindern nachzuweisen, die später psychisch auffällig werden, ist zwar wiederholt gelungen. Daraus zu schließen, dass der Anstieg der Prävalenzraten bestimmter psychischer Störungen im Jugendalter durch „fehlerhafte“ Hirnentwicklung erklärt werden kann, ist aber nicht zulässig.

Trotz dieser Einschränkung liefert die Hirnforschung Erklärungsansätze für das oftmals schwer verständliche Verhalten Jugendlicher. Und sie findet gute Argumente dafür, den Konsum von Alkohol, Cannabis und anderen Drogen gerade in dieser prägenden Phase nicht zu verharmlosen. Wir waren alle einmal jung, keine Frage: Aber auf das Gehirn sollten wir nichts kommen lassen.

Aufmerksamkeit

Aufmerksamkeit/-/attention

Aufmerksamkeit dient uns als Werkzeug, innere und äußere Reize bewusst wahrzunehmen. Dies gelingt uns, indem wir unsere mentalen Ressourcen auf eine begrenzte Anzahl von Bewusstseinsinhalten konzentrieren. Während manche Stimuli automatisch unsere Aufmerksamkeit auf sich ziehen, können wir andere kontrolliert auswählen. Unbewusst verarbeitet das Gehirn immer auch Reize, die gerade nicht im Zentrum unserer Aufmerksamkeit stehen.

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

zum Weiterlesen:

  • Konrad, K., Firk, C. et al.: Brain Development During Adolescence. Dtsch Arztebl Int. 2013 Jun; 110(25): 425-431 (zum Volltext).
  • Giedd, J. N., Keshavan, M. et al.: Why do so many pschiatric disorders emerge during adolescence. Nat Rev Neurosci. 2008 Dec; 9(12): 947-957 (zum Volltext).

    Referenz:
  • Steinberg, L. (2005): Cognitive and affective development in adolescence. Trends in Cognitive Sciences, 9, 2, S. 69-74.
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