Wie verändert die Pubertät das Gehirn?

Jeden Freitag erzähle ich dir von Erkenntnissen aus Neurowissenschaft und Psychologie, die du kennen solltest. Heute geht es um zwei Mechanismen im Gehirn, die Eltern kennen sollten.

Bevor es losgeht: Ihr seid echt gut! (Oder mein Jubiläums-Quiz war etwas zu einfach.) Von neun Fragen habt ihr durchschnittlich 6,67 Fragen richtig beantwortet. Nur mit Alkohol kennt ihr euch nicht ganz so gut aus. Die Frage, an welchen beiden Neurotransmittern Alkohol sich zu schaffen macht (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre), habt ihr am häufigsten falsch beantwortet. Richtig ist: GABA und Glutamat. Daran, dass australische Forscher:innen Bewegung für 1,5 mal so effektiv gegen Depression halten (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) wie Medikamente oder Therapie, haben sich mehr als 98 Prozent von euch erinnert. Eine Ausgabe meines Buches (ab dem 4.9. bei Kiepenheuer & Witsch) hat Susanne gewonnen! Glückwunsch!

Neuerdings knallen im Haus meiner Schwester vermehrt Türen. Meine älteste Nichte ist dieses Jahr 12 Jahre alt geworden und so langsam kann ich an ihr all die subtilen und nicht so subtilen Veränderungen beobachten, die Menschen in der Pubertät durchmachen.

Da ich selbst noch keine Kinder habe und meine Nichte jetzt in diesem Alter ist, in dem Eltern ihre Kinder nicht mehr verstehen, wollte ich genauer wissen, was da eigentlich hintersteckt. Also habe ich Bücher und Studien gelesen, die sich damit beschäftigt haben, wie sich das Gehirn während der Pubertät umbaut. Sie beschäftigen sich mit Fragen, die vielen Eltern bekannt vorkommen dürften: Was macht mein Kind plötzlich so anders – körperlich, geistig, emotional? Warum denkt es nicht zu Ende, bevor es handelt? Warum sind wir Eltern plötzlich peinlich? Wieso macht mein Kind lauter gefährliche Sachen? Und wie kommen wir durch diese Zeit, ohne uns ständig zu streiten?

In den nächsten Monaten werde ich immer mal wieder davon berichten, was die Hirnforschung über die Pubertät herausgefunden hat. Heute starten wir mit Teil 1: Wie verändert sich das Gehirn während der Pubertät?

Zwei Mechanismen, die die meisten Eltern nicht kennen

Die Pubertät beginnt in den meisten Fällen, wenn Kinder zwischen neun und vierzehn Jahre alt sind. Und auch, wenn viele Eltern sich wünschen würden, dass ihr Kind über nacht erwachsen wird und diese merkwürdige Phase überspringt, in der es unberechenbar und so ganz anders ist, als man es bisher kannte – meistens braucht das Gehirn vier bis fünf Jahre für seinen Umbau.

Was viele vergessen: Pubertät ist nicht nur ein hormonelles Feuerwerk. Auch das Gehirn selbst wird komplett neu organisiert. Es wird nicht einfach „fertiggestellt“. Es wird eher optimiert. Mit zwei Haupttechniken, die die meisten Eltern wahrscheinlich noch nie gehört haben, die aber einen großen Anteil an den Veränderungen während dieser Zeit haben: Synaptic Pruning und Myelinisierung. Beides zusammen macht das Gehirn schneller, effizienter – und tatsächlich auch menschlicher.

Synaptic Pruning: Großes Ausmisten auf molekularer Ebene

Das Gehirn eines Kindes ist ein wilder, wuchernder Garten. Überall wachsen Synapsen, also Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen, wie junge Triebe. In der frühen Kindheit produziert das Gehirn Millionen davon. Oft weit mehr, als jemals gebraucht werden.

Und dann?

Dann kommt die große Schere: das Synaptic Pruning. Die britische Neurowissenschaftlerin Sarah-Jayne Blakemore und ihre Kolleg:innen am University College London zeigten (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre), dass besonders im präfrontalen Kortex – der maßgeblich an Entscheidungen, Impulskontrolle und langfristigem Planen beteiligt ist – eine dramatische Reduktion von Synapsen einsetzt.

Ja, richtig gelesen: eine Reduktion. Das klingt für eine Phase, in der sich das Gehirn weiterentwickelt, vielleicht erstmal merkwürdig. Man würde eher erwarten, dass sich in diesen Jahren neue Verbindungen bilden oder neue Nervenzellen entstehen. Dieses sogenannte Pruning ist aber wichtig. Und es funktioniert so:

Auf Zellebene markieren spezialisierte Immunzellen, die sogenannten Mikroglia, schwache oder überflüssige Synapsen. Man kann sich das vorstellen wie winzige Gärtner mit einer fluoreszierenden Spraydose: „Weg damit!“ Danach werden diese Synapsen abgebaut über einen Prozess namens Phagozytose, bei dem die Mikroglia die Überreste regelrecht auffressen.

Das Ziel: Nur die besten, die stärksten Verbindungen bleiben bestehen. Die, die oft genutzt werden. Das Gehirn spart so Energie und verbessert seine Verarbeitungsgeschwindigkeit enorm. Deshalb macht es auch Sinn, dass in der Pubertät Verbindungen abgebaut werden.

Übrigens: Dieser Umbau endet nicht (wie lange angenommen) mit der Pubertät. Eine Studie (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) zeigte, dass das Pruning im menschlichen präfrontalen Kortex bis weit in die Zwanziger Jahre hinein andauert.

Kurz gesagt: Synaptic Pruning macht aus einem wilden Netzwerk ein schlankes, schnelles System. Es schmeißt weg, was nicht gebraucht wird, damit unser Denken komplexer und effizienter werden kann. Es profitieren aber nicht direkt alle Gehirnareale von dieser Putzaktion. Zuerst kommen Regionen dran, die an der Kontrolle von Bewegungen, Wahrnehmung, Orientierung und Sprache beteiligt sind. Die Regionen, die für emotionale Verarbeitung zuständig sind, bleiben erstmal unangetastet. Das erklärt auch, warum Emotionen bei Jugendlichen oftmals viel wichtiger oder stärker erscheinen. (Dazu gibt es noch eine eigene Folge.)

Myelinisierung: Das Geschwindigkeits-Update der Neuronen

Während das Gehirn sich entschlackt, passiert noch etwas anderes. Und das ist mindestens genauso spektakulär. Die Nervenzellen bekommen eine Art Superkraft: Myelin.

Myelin ist eine fettige, weiße Substanz, die sich wie eine schützende Hülle um die langen Fortsätze der Nervenzellen legt, die sogenannten Axone. Diese Hülle wirkt tatsächlich ein bisschen wie die Isolierung eines Kabel, aber das Bild greift zu kurz. Bei Stromkabeln sorgt die Isolierung vor allem dafür, dass kein Strom verloren geht und nichts überspringt. Das Myelin bei Nervenzellen macht die Signalübertragung aber tatsächlich schneller.

Denn das eigentlich Geniale passiert dort, wo das Myelin unterbrochen ist. An bestimmten Stellen entlang des Axons gibt es kleine Lücken in der Isolierschicht, die sogenannten Ranvier’schen Schnürringe. Hier liegt das Axon frei. Genau an diesen Stellen kann der elektrische Impuls, das sogenannte Aktionspotenzial, regeneriert werden.

Und jetzt kommt der Trick: Anstatt sich gleichmäßig und langsam entlang des gesamten Axons auszubreiten, springt das Signal von einem Schnürring zum nächsten. Dieses Phänomen nennt man saltatorische Erregungsleitung (von lat. saltare, „springen“). Das spart Zeit und Energie und macht die Signalübertragung in myelinisierten Axonen bis zu hundertmal schneller als in nicht-myeliniserten. In unmyelinisierten Axonen würde das elektrische Signal mühsam und kontinuierlich die Membran entlangkriechen. Dank Myelin und Schnürringen hüpft es quasi wie auf einer Expressstrecke von Punkt zu Punkt.

Eine große Übersichtsstudie (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) hat zusammengefasst, dass während der Pubertät besonders die Regionen des Gehirns verstärkt myelinisiert werden, die komplexes Denken, Impulskontrolle und soziale Interaktionen steuern – vor allem die präfrontalen Areale.

Was molekularer Ebene passiert dabei folgendes:

• Oligodendrozyten, das sind spezialisierte Hirnzellen, wickeln ihre Membran mehrfach um die Axone herum.

• Diese Wicklungen bestehen zu 80 Prozent aus Lipiden (Fetten) und zu 20 Prozent aus Proteinen. Das ergibt eine perfekte, energieeffiziente Isolierung.

• Die Bildung des Myelins wird hormonell unterstützt: unter anderem durch Sexualhormone wie Östrogen und Testosteron, die während der Pubertät explosionsartig ansteigen.

Durch die Myelinisierung steigt die Leitungsgeschwindigkeit in den Nervenbahnen auf bis zu 120 Meter pro Sekunde. Einmal kurz geblinzelt und dein Gehirn hat schon Millionen von Impulsen verarbeitet.

Myelinisierung ist der Grund, warum Jugendliche plötzlich in der Lage sind, abstrakt zu denken, verschiedene Perspektiven einzunehmen und irgendwann, wenn alles gut läuft, komplexe ethische Entscheidungen zu treffen. Aber: Auch die Myelinisierung folgt keinem linearen Fahrplan. Manche Regionen sind schneller fertig (zum Beispiel motorische Areale), andere – wie der präfrontale Kortex – brauchen Jahre.

Die Gehirnveränderungen hängen nicht unbedingt vom Alter ab

Eine für Eltern vielleicht besonders interessante Erkenntnis stammt von der klinischen Forscherin und Neurowissenschaftlerin Anne-Lise Goddings und ihren Kolleg:innen. Über Jahre hinweg begleiteten sie Jugendliche mit MRT-Scans – und machten dabei eine entscheidende Entdeckung (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre):