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Medizin

Hirnforschung: Menschliche Isolation lässt Hippocampus schrumpfen

Freitag, 6. Dezember 2019

Hippocampus /Sebastian Kaulitzki, stock.adobe.com

Berlin – Das Gehirn ist für den Erhalt seiner Funktionen auf regelmäßige äußere Reize angewiesen. Fehlen diese, kommt es zu Schrumpfungsprozessen, wie Untersuchungen an Teilnehmern einer Polarexpedition im New England Journal of Medicine (2019; 381: 2273-2275) zeigen.

Die Neumayer-Station III des Alfred-Wegener-Instituts ist ein einsamer Ort. „Deutsch­lands südlichster Arbeitsplatz“ befindet sich in der Antarktis auf 70 Grad südlicher Breite und damit jenseits des Polarkreises.

Besonders einsam ist es während der Polarnacht. In der dunklen Jahreszeit ist die Station nur von wenigen Personen besetzt, die (bis auf eine begrenzte Internetverbindung) kei­nen Kontakt zur Außenwelt haben und die Station in der Dunkelheit und bei Tempera­turen von bis zu minus 50 Grad nicht verlassen.

Forscher der Charité und des Max-Planck-Instituts (MPI) für Bildungsforschung in Berlin haben untersucht, wie sich der 14-monatige Aufenthalt auf das Gehirn ausgewirkt hat. Vor und nach der Reise wurden 9 Teilnehmer der Expedition mit einem 3-Tesla-Magnetre­so­nanztomografen untersucht.

Schrumpfungsprozess

Während des Aufenthalts wurde mehrfach die Konzentration des Wachstumsfaktors BDNF („Brain-derived neurotrophic factor“) bestimmt. Das Protein ist im Gehirn ein wichtiger Stimulator für das Wachstum von Nervenzellen und die Bildung neuer Synapsen. Die gleichen Messungen wurden bei 9 Personen durchgeführt, die nicht an der Expedition teilnahmen.

Wie das Team um Simone Kühn vom MPI berichtet, ist es im Verlauf der Expedition zu einem Schrumpfungsprozess im Hippocampus gekommen. Diese Region ist für die Speicherung neuer Eindrücke und Erfahrungen im Gedächtnis zuständig.

Besonders betroffen war der Gyrus dentatus, eine Eingangsregion des Hippocampus. Sein Volumen verringerte sich im Verlauf der 14 Monate in Isolation im Durchschnitt um 32 mm3, was immerhin einer Reduktion um 7,2 % entspricht. Der Gyrus dentatus spielt laut Kühn für die Festigung von Gedächtnisinhalten und das räumliche Denken eine wichtige Rolle.

Auch andere Regionen des Hippocampus, so die Unterfelder 1 bis 3 des Ammonshorns (Cornu ammonis), das Subiculum und der entorhinale Cortex und der Gyrus parahippo­campus verkleinerten sich. Die Differenzen zur Kontrollgruppe waren hier jedoch statistisch nicht signifikant.

Auch in einigen Arealen der Großhirnrinde kam es zu einer Volumenabnahme der grauen Substanz. Der linke Gyrus parahippocampalis verkleinerte sich um 3,84 %, der rechte dorsolaterale präfrontale Cortex um 3,33 % und der linke orbitofrontale Cortex um 2,99 %. Die Blutanalyse ergab, dass die BDNF-Konzentration im Verlauf der dunklen Jahreszeit immer weiter abfiel. Erst im November und Dezember, wenn die Tage länger werden, stieg die Konzentration wieder an.

In den Kognitionstests zeigten sich laut Kühn Effekte auf das räumliche Denken und die sogenannte selektive Aufmerksamkeit, die nötig ist, um nicht relevante Informationen zu ignorieren. Während sich Studienteilnehmer nach wiederholter Absolvierung der Tests normalerweise darin verbessern, fiel dieser Lerneffekt geringer aus, je stärker das Volumen des Gyrus dentatus abgenommen hatte.

Angesichts der geringen Probandenzahl müssten die Ergebnisse der Studie vorsichtig interpretiert werden, schreiben die Forscher. Sie würden aber die Beobachtungen aus tierexperimentellen Studien bestätigen. Dort verminderte die soziale Isolierung bei Ratten die Neubildung von Nervenzellen im Hippocampus.

Derzeit wird untersucht, ob vermehrte körperliche Aktivität und eine sensorische Stimu­la­tion die Schrumpfungsprozesse im Gehirn verhindern können. Außerdem wollen die Forscher der Frage nachgehen warum einige Personen die Einsamkeit im antarktische Eis besser verkraften als andere. © rme/aerzteblatt.de

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