Karl C. Mayer, Facharzt für Neurologie, Psychiatrie und Facharzt für Psychotherapeutische Medizin, Psychoanalyse

Glossar: A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y
Inhaltsverzeichnis  |  Suche  |  Startseite

 


Glossar Psychiatrie / Psychosomatik / Psychotherapie / Neurologie / Neuropsychologie
 

Plastizität des Gehirns

Auch Neuroplastizität. Anpassungsprozesse des Gehirns unter Training oder Aktivität passen die Funktionen des Gehirns an neue Herausforderungen an, und helfen auch verloren gegangene Funktionen zu ersetzen. Die Funktionalität der Hirnrinde und auch tiefer gelegener Anteile des zentralen Nervensystems ist auf die geradezu auf ihre Plastizität oder Formbarkeit angewiesen. Nur so können wir uns an sich ändernde Umweltbedingungen anpassen. Plastizität des Gehirns schließt also auch die Fähigkeit zur Anpassung an sich ändernde Umweltbedingungen beim Gesunden mit ein, und ist die Grundlage für das Lernen. Zum großen Teil ist diese Plastizität aktivitätsabhängig oder gebrauchsabhängig. Fehlende Nutzung führt dazu,  dass Funktionen verloren gehen oder Hirnareale  für andere Funktionen genutzt werden. Der Ausfall von Hirnteilen und damit deren Funktion, kann durch Training der Körperfunktion kompensiert werden in dem andere Hirnrindenregionen die Funktion übernehmen. Intensives Training und intensive Nutzung von geistigen oder körperlichen Funktionen führt zur Vergrößerung der zuständigen Hirnareale und damit zu verbesserter Funktion.

Neuronale Plastizität ermöglicht dem reifenden Gehirn des Embryos oder Fötus auch sehr große Verletzungen/ Defizite auszugleichen. Schottische Forscher beschreiben ein weitgehend normal entwickeltes 10 jähriges Mädchen, dem fast die gesamt rechte Hirnhälfte fehlt. Die Funktionen dieser rechten Hirnhälfte wurden von der linken Hirnhälfte mit geringen Defiziten übernommen. Published online before print July 20, 2009, doi: 10.1073/pnas.0809688106   Die Diagnose der fehlenden rechten Hirnhälfte war bei dem Mädchen mit 3 1/2 Jahren anlässlich eines epileptischen Anfalls gestellt worden. Unter Behandlung war es lange anfallsfrei. Aus anderen Studien ist bekannt, dass epileptische Anfälle bei Kindern mit frühen Hirnschädigungen die Prognose verschlechtern, bzw. die Neuroplastizität negativ beeinflussen. Brain (2008), 131, 2975^2985. Ein anderer Faktor, der die Prognose negativ beeinflusst, ist möglicherweise das männliche Geschlecht. (Stroke. 2009;40:2012.). Bisher gibt es unzureichend Daten um eine ausreichend sichere Langzeitprognose von Kindern mit schweren Hirnschädigungen um oder vor der Geburt zu stellen. Sicher ist, dass eine entsprechende Förderung viel bewirken kann, wo die Grenzen sind ist aber offen.  Vermutlich ist die Neuroplastizität und damit die Fähigkeit zur Kompensation von Hirnverletzungen auch davon abhängig welche Fertigkeiten in welchem Alter verloren gegangen sind. Es gibt hier vermutlich gerade in der kindlichen Entwicklung kritische Lebensalter in denen bestimmte Defizite sich besonders negativ auswirken oder besonders gut kompensiert werden können.


Je älter Menschen bei einer Hirnverletzung sind, umso langsamer und unvollständiger sind solche Erholungsprozesse nach einer Hirnverletzung. Aber auch das Gehirn alter Menschen knüpft neue Verbindungen/Synapsen zwischen Nervenzellen und lernt Funktionen, die durch einen Schlaganfall, eine Hirnverletzung, eine Entzündung etc. verlorengegangen sind neu. Da bei Hirnschädigungen nicht nur die Nervenzellen, sondern auch die, die komplexe Funktion der die Nervenzellen unterstützenden  Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen zerstört ist, gelingt ein einfache Rekonstruktion wie bei einem geschädigten peripheren Nerven nicht.  Teilweise übernehmen dabei andere Hirngebiete, die zunächst verloren gegangene Funktion. Am leichtesten kann das zentrale Nervensystem Verluste einzelner Nervenfasern kompensieren, hier sprossen die benachbarten Nervenfasern aus, und versuchen die Funktion zu übernehmen. Wenn größere Hirnareale betroffen sind und Funktionen weitgehend zerstört sind, dauert die Regeneration länger, da andere Hirngebiete die Funktion übernehmen müssen. Anders als bei dem o.g. Beispiel des 10 jährigen Mädchens, das vermutlich bereits in der Embryonalperiode seine Hirnhälfte verloren hat, gelingt dies dann nicht mehr vollständig, aber meist eben doch mit guter Funktion. Training verloren gegangener Funktionen lohnt sich also in jedem Fall auch für ältere Erwachsene. In funktionellen Kernspintomograhien lässt sich dies in der Forschung sichtbar machen.  Die Wiederherstellung oder Kompensation geschädigter Funktionen ist immer an ein Training gebunden.
 Die Hirnrinde ist in kleine funktionelle Gebiete unterteilt, die alle spezifische Eigenschaften haben. Sie unterscheiden sich in den Zelltypen,  sehr spezifischen neuronalen Netzwerken, den molekularen Expressionsmustern, neuronalen Mikroschaltkreisen, und den Verbindungen über lange Bahnen. Hierdurch sind die einzelnen Hirngebiete an ihre Funktion angepasst.  Genetische und epigenetische Faktoren beeinflussen die Hirnentwicklung besonders beim Fötus und Kind, aber auch weiter beim Erwachsenen, damit diese angelegten Programme aber ihre Arbeit gut ausführen können und eine den Anlagen entsprechende Entwicklung möglich ist, benötigen wir eine fördernde und stimulierende Umgebung. Ausbildung und der Abbau von erregenden und hemmenden Synapsen  werden vom Gehirn für die Speicherung erlernter Funktionen genutzt. Bestimmte Moleküle spielen eine wichtige Rolle um den Nervenzellen den Weg des Wachstums ihrer Axone, Dendriten und Synapsen zu zeigen.  Geht eine Funktion verloren werden durch Aktivität oder Training der Funktion trophische Faktoren und Erkennungsmoleküle exprimiert, die neu wachsenden Synapsen und Nervenbahnen den Weg zeigen und synchronisierte elektrische Entladungen helfen bei der Zuordnung von nicht mehr repräsentierten Hirnarealen. Sowohl in visuellen als auch im somatosensorischen Systemen konnte gezeigt werden, dass die Heranreifung neuer neuronaler Schaltkreise für Tage bis Wochen nach einer sensorischen Stimulation andauert. Der Wegfall eines gewohnten sensorischen Inputs verursacht umgekehrt wieder sich über längere Zeit organisierende strukturelle Veränderungen neuronaler Schaltkreise. 

Synapsen, die nicht benutzt werden sterben wieder ab, dadurch werden die Kommunikationswege schneller und effektiver. Neue Dendriten, Axone und daran Synapsen bilden sich. Das Wachsen neuer Neuriten aus denen später Axone oder Dendriten werden beginnt mit der Aktivierung von Membranrezeptoren durch extrazelluläre Schlüsselreize. Dieses Rezeptoren aktivieren eine intrazelluläre Kaskade, die Veränderungen im Aktinzytoskelet hervorruft, die die dortige Symmetrie verändern. Dann werden durch Regulation der Gentranskription, der Mikrotubuli und der Membrandynamik ausgelöst, die den neuen Neuriten stabilisieren. Hierdurch entsteht die Plastizität des Gehirns und die Möglichkeit zu lernen. Synaptische Plastizität ist damit die zellbiologische Grundlage von Lernen und Gedächtnis. Lernen wird so zu einer Substanzveränderung. Lernprozesse verstärken oder verdünnen also die synaptischen Kontakte zwischen den Zellen und lassen auf diese Weise bestimmte Netzwerke im Gehirn entstehen. Für die Entstehung einer Form von Kurzzeitgedächtnis spielt die Phosphorylierung in der Synapse eine wichtige Rolle. Für die Entstehung eines Langzeitgedächtnisses ist außerdem die Neubildung von Proteinen erforderlich, die u.a. dazu führen, dass sich Form und Funktion der Synapse ändern. Lernen, Gedächtnis, die Sprache und die Entwicklung der Persönlichkeit, haben eine ständige Neu-Verknüpfung synaptischer Verbindungen zur Grundlage. Die Funktion des Nervensystem wird durch eine komplexe sich ständig verändernde Architektur neuronaler Netzwerke bestimmt. Diese Komplexität entsteht durch die enorme dreidimensionale Verzweigtheit der einzelnen Neurone in der Entwicklung des Gehirns. Entscheidend ist dabei dass die Neurone zur rechten Zeit in die richtige Richtung wachsen und sich dort mit den richtigen zugehörigen Neuronen über Synapsen verbinden können. Es gibt entsprechend je nach Hirnregion ganz unterschiedliche Neurone mit ganz unterschiedlichen Verzweigungen (Dendriten und Axonen). Neuere Studien zeigen, dass exogen zugeführte Neurotrophine einen Antidepressiva- ähnlichen Effekt haben., Die Neurotrophinausschüttung ist umgekehrt unter der Gabe von Antidepressiva erhöht. Neurotrophine könnten so über Antidepressiva die Bildung und Stabilisierung von synaptischen Verbindungen bewirken. Über diesen Mechanismus könnten Neurotrophine für den depressionslösenden und stimmungstabilisierenden Effekt der Medikamente verantwortlich sein.

Neben dem Training einer Funktion an sich, spielen auch emotionale Faktoren (Interesse, Motivation, Antrieb, Stimmung, soziale Kontakte) und die kognitiven Fähigkeiten eines Menschen eine wesentliche Rolle für die Ausprägung der Plastizität seines Gehirns. Dies gilt sowohl für die Wiedererlangung von Fähigkeiten bei Patienten, die durch eine Krankheit oder einen Unfall Teile ihrer Hirnfunktionen eingebüßt habe, wie auch für das Lernen gesunder Menschen. Überforderung kann durch Misserfolge oder Erschöpfung demotivieren und Unterforderung langweilen. Diese mangelnde Anpassung der Lernumgebung, kann dazu führen, dass die Plastizität des Gehirns nur unzureichend genutzt werden kann. Lernen verändert das Nervensystem, unabhängig davon ob es sich um die Anpassung an die neue Berufstätigkeit oder die Physiotherapie oder Logopädie in der Rehabilitation handelt. Wenn wir neue Fertigkeiten trainieren, vergrößert sich das dafür zuständige Hirngebiet, und wir werden effizienter in dieser Fertigkeit. Wir können als Gesunde auch Fertigkeiten lernen, die uns oder der Gesellschaft schaden oder schlechte Angewohnheiten werden, auch ein falsches therapeutisches Programm in der Physiotherapie kann die Rehabilitation behindern oder ungünstige Bewegungsmuster schaffen.
 

Quellen / Literatur:

  1. Ania K. Majewska and Mriganka Sur TINS special issue: The Neural Substrates of Cognition Plasticity and specificity of cortical processing networks, TRENDS in Neurosciences Vol.29 No.6 June 2006
  2. Angela O. Ballantyne et al., Plasticity in the developing brain: intellectual, language and academic functions in children with ischaemic perinatal stroke doi:10.1093/brain/awn176 Brain (2008), 131, 2975^2985
  3. Kevin Fox,,andRachel O.L. Wong; A Comparison of Experience-Dependent Plasticity in the Visual and Somatosensory Systems Neuron,  48,3, 465-477, 3.11. 2005
  4. Merzenich et al., 1983 M.M. Merzenich, J.H. Kaas, J. Wall, R.J. Nelson, M. Sur and D. Felleman, Topographic reorganization of somatosensory cortical areas 3b and 1 in adult monkeys following restricted deafferentation, Neuroscience 8 (1983), pp. 33–55.
  5. Lars Mucklia, Marcus J. Naumer, and Wolf Singerb,Bilateral visual field maps in a patient with only one hemisphere Published online before print July 20, 2009, doi: 10.1073/pnas.0809688106
  6. Vicki Anderson et al., Childhood brain insult: can age at insult help us predict outcome?Brain 2009 132(1):45-56; doi:10.1093/brain/awn293
  7. R. Westmacott, D. MacGregor, R. Askalan, and G. deVeber Late Emergence of Cognitive Deficits After Unilateral Neonatal Stroke  (Stroke. 2009;40:2012.)
  8. U. Gleissner, R. Sassen, J. Schramm, C. E. Elger, and C. Helmstaedter Greater functional recovery after temporal lobe epilepsy surgery in children Brain, December 1, 2005; 128(12): 2822 - 2829. [Abstract] [Full Text] [PDF]
  9. R. Hetherington, L. Tuff, P. Anderson, B. Miles, and G. deVeber Short-Term Intellectual Outcome After Arterial Ischemic Stroke and Sinovenous Thrombosis in Childhood and Infancy J Child Neurol, July 1, 2005; 20(7): 553 - 559. [Abstract]
  10. M. Rutter Child Psychiatric Disorder: Measures, Causal Mechanisms, and Interventions Arch Gen Psychiatry, September 1, 1997; 54(9): 785 - 789. [Abstract]
  11. I. Montour-Proulx, C. M. J. Braun, S. Daigneault, I. Rouleau, S. Kuehn, and J. Begin Predictors of Intellectual Function After a Unilateral Cortical Lesion: Study of 635 Patients From Infancy to Adulthood J Child Neurol, December 1, 2004; 19(12): 935 - 943.  [Abstract]
  12. M. Rutter The Interplay of Nature, Nurture, and Developmental Influences: The Challenge Ahead for Mental Health Arch Gen Psychiatry, November 1, 2002; 59(11): 996 - 1000.  [Abstract]
  13. A. M. Chilosi, P. Cipriani, B. Bertuccelli, L. Pfanner, and G. Cioni Early Cognitive and Communication Development in Children With Focal Brain Lesions J Child Neurol,  May 1, 2001; 16(5): 309 - 316. [Abstract]
  14. A. M. Hogan, F. J. Kirkham, and E. B. Isaacs Intelligence After Stroke in Childhood: Review of the Literature and Suggestions for Future Research J Child Neurol, May 1, 2000; 15(5): 325 - 332. [Abstract]
  15. Peijun Li, Uwe Rudolph, Molly M. Huntsman Long-term sensory deprivation selectively rearranges functional inhibitory circuits in mouse barrel cortex PNAS 2009 106:12156-12161; published online before print July 7, 2009, doi:10.1073/pnas.0900922106 Abstract Full Text  Full Text (PDF)

 

Glossar: A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y
Inhaltsverzeichnis  |  Suche  |  Startseite

 

Wichtiger Hinweis: Sämtliche Äußerungen auf diesen Seiten erfolgen unter Ausschluss jeglicher Haftung für möglicherweise unzutreffende Angaben tatsächlicher oder rechtlicher Art. Ansprüche irgendwelcher Art können aus eventuell unzutreffenden Angaben nicht hergeleitet werden. Selbstverständlich erheben die Aussagen keinen Anspruch auf allgemeine Gültigkeit, es wird daneben eine Vielzahl vollkommen anderer Erfahrungen und Auffassungen geben. Ich distanziere mich ausdrücklich von den Inhalten der Webseiten und Internetressourcen, auf die ich mit meinen Links verweise. Die Haftung für Inhalte der verlinkten Seiten wird ausdrücklich ausgeschlossen. Bitte lesen sie auch den Beipackzettel der Homepage, dieser beinhaltet das Impressum, weiteres auch im Vorwort. Das Glossar wurde unter Verwendung von Fachliteratur erstellt. Insbesondere dem ICD 10, dem DSM IV, AMDP- Manual, Leitlinien der Fachgesellschaften, Lehrbuch VT von J.Mragraf, Lehrbuch der analytischen Therapie von Thomä und Kächele, Lexika wie dem Pschyrembel, verschiedene Neurologie- und Psychiatrielehrbücher, Literatur aus dem Web, außerdem einer Vielzahl von Fachartikeln aktueller Zeitschriften der letzten 10 Jahre.Möglicherweise sind nicht alle (insbesondere kleinere) Zitate kenntlich gemacht. Durch Verwendung verschiedener Quellen konnte eine Mischung aus den unterschiedlichen Zitate nicht immer vermieden werden. Soweit möglich wird dies angezeigt. Falls sich jemand falsch oder in zu großem Umfang zitiert findet- bitte eine E-Mail schicken. Bitte beachten Sie: Diese Webseite ersetzt keine medizinische Diagnosestellung oder Behandlung. Es wird hier versucht einen Überblick über den derzeitigen Stand der medizinischen Forschung auch für interessierte Laien  zu geben, dies ist nicht immer aktuell möglich. Es ist auch nicht möglich, dass ein Arzt immer auf dem aktuellsten Stand der medizinischen Forschung in allen Bereichen seines Faches ist.  Es ist immer möglich, dass die medizinische Forschung hier noch als wirksam und ungefährlich dargestellte Behandlungsmaßnahmen inzwischen als gefährlich oder unwirksam erwiesen hat. Lesen Sie bei Medikamenten immer den Beipackzettel und fragen Sie bei Unklarheiten Ihren behandelnden Arzt. Medikamentöse Behandlungen auch mit freiverkäuflichen Medikamenten bedürfen ärztlicher Aufsicht und Anleitung. Dies gilt auch für alle anderen Behandlungsverfahren. Die hier angebotenen Informationen können nicht immer für jeden verständlich sein. Um Mitteilung, wo dies nicht der Fall ist, bin ich dankbar. Fragen Sie hierzu immer Ihren behandelnden Arzt. Dieser weiß in der Regel über die hier dargestellten Sachverhalte gut Bescheid und kann Ihren individuellen Fall und Ihre Beschwerden besser einordnen- was für einen bestimmten Patienten nützlich ist, kann einem anderen schaden.  Selbstverständlich gibt es zu den meisten Themen unterschiedliche Auffassungen. Soweit möglich wird hier dargestellt, woher die Informationen stammen. In den meisten Fällen mit einem entsprechenden Link (da diese oft ohne Ankündigung geändert werden, sind diese leider nicht immer aktuell zu halten). Leider ist die zitierte Literatur nicht immer kostenfrei zugänglich. Die Beschränkung auf kostenfrei zugängliche Literatur würde manches sehr oberflächlich lassen. In der Regel versuche ich mich in der Darstellung an deutschen oder internationalen Leitlinien der Fachgesellschaften und Metaanalysen der Literatur zu orientieren. Auch dies ist nicht überall möglich. Zum einen gibt es nicht überall solche Leitlinien, zum anderen werden diese mir nicht immer sofort bekannt. Manche Leitlinien sind lange nicht aktualisiert worden und von neuerer Literatur überholt, bzw, ergänzungsbedürftig.  Wenn möglich sind im Text Links zu solchen Leitlinien eingebaut. Auch Leitlinien sind nur Orientierungen, sie schließen nicht aus, dass generell oder im Einzelfall Fehler enthalten sind oder diese im Einzelfall nicht anwendbar sind. Ziel der Darstellung ist hier definitiv nicht, mich als Experten für irgendeines der in der Homepage dargestellten Krankheitsbilder auszuweisen. Ich gehe davon aus, dass alle vergleichbaren Fachärzte für Neurologie, Psychotherapeutische Medizin und Psychiatrie ihre Patienten sorgfältig und genau so gut wie ich behandeln. Sollten Sie über eine Suchmaschine direkt auf diese Seite gekommen sein, werden Sie gebeten auch die Hauptseite aufzusuchen. Dort finden Sie einen Link zu den zuständigen Ärztekammern. Jeder Nutzer ist für die Verwendung der hier gewonnenen Informationen selbst verantwortlich, es handelt sich definitiv um keine Anleitung zur Selbstbehandlung. Es wird keinerlei Haftung weder für die hier angebotenen Informationen noch für die in den Links angebotenen Informationen übernommen. Sollten Sie Links finden, die nicht (oder nicht mehr) seriös sind, teilen Sie mir dies bitte mit, damit ich diese löschen kann. Der Autor übernimmt keinerlei Gewähr für die Aktualität, Korrektheit, Vollständigkeit oder Qualität der bereitgestellten Informationen. Haftungsansprüche gegen den Autor, welche sich auf Schäden materieller oder ideeller Art beziehen, die durch die Nutzung oder Nichtnutzung der dargebotenen Informationen bzw. durch die Nutzung fehlerhafter und unvollständiger Informationen verursacht wurden sind grundsätzlich ausgeschlossen, sofern seitens des Autors kein nachweislich vorsätzliches oder grob fahrlässiges Verschulden vorliegt. Alle Angebote sind freibleibend und unverbindlich. Der Autor behält es sich ausdrücklich vor, Teile der Seiten oder das gesamte Angebot ohne gesonderte Ankündigung zu verändern, zu ergänzen, zu löschen oder die Veröffentlichung zeitweise oder endgültig einzustellen. Veränderungen erfolgen dabei ständig in Anpassung an neue Literatur oder weil sich meine Auffassung zu einem Thema aus anderen Gründen geändert hat.  Dieser Haftungsausschluss ist als Teil des Internetangebotes zu betrachten, von dem aus auf diese Seite verwiesen wurde. Sofern Teile oder einzelne Formulierungen dieses Textes der geltenden Rechtslage nicht, nicht mehr oder nicht vollständig entsprechen sollten, bleiben die übrigen Teile des Dokumentes in ihrem Inhalt und ihrer Gültigkeit davon unberührt.  Sollte sich jemand durch die Homepage in irgendeiner Form beleidigt, benachteiligt oder in sonst einer Form geschädigt fühlen, bitte ich um eine persönliche Kontaktaufnahme per E-Mail  oder telefonisch bzw. per Post. Bitte nennen Sie bei Mitteilungen Ihren vollständigen Namen und Ihre Adresse. Bei Mitteilungen von Kollegen bitte auch Tatsache, dass sie Kollege sind, sowie die Fachbezeichnung. Anonyme Mitteilungen sind in der Regel nicht willkommen. Karl C. Mayer