die entwicklung des kindlichen gehirns

GERHARD ROTH
INSTITUT FÜR HIRNFORSCHUNG
UNIVERSITÄT BREMEN
DIE ENTWICKLUNG DES KINDLICHEN
GEHIRNS – NORMALITÄT UND
TRAUMATISCHE STÖRUNGEN
G. Roth, 2011
AUSGANGSTHESE
Alle psychischen Funktionen sind aufs Engste mit Hirnfunktionen
verbunden. Entsprechend gibt es eine strenge Parallelität zwischen
der Entwicklung des Gehirns und der Entwicklung von Psyche und
Persönlichkeit.
Störungen der psychischen Entwicklung sind deshalb stets mit
Störungen von Hirnfunktionen verbunden, besonders mit solchen
des limbischen Systems,.
Dies gilt unabhängig davon, welches ihre Ursachen sind. Diese
können genetisch, entwicklungsbedingt und umweltbedingt sein –
das Gehirn ist der „Treffpunkt“ der Wirkung dieser Faktoren.
Seitenansicht des menschlichen Gehirns
Großhirnrinde
Kleinhirn
Längsschnitt
durch das
menschliche
Gehirn
Hypothalamus
(nach Spektrum der
Wissenschaft,
verändert)
Limbisches
System
Vorgeburtliche
Entwicklung des
menschlichen
Gehirns
VORGEBURTLICHE HIRNENTWICKLUNG
5.-7. Woche: Beginn der Entwicklung limbischer Zentren
(Hypothalamus, Amygdala, Septum, Nucleus accumbens)
7.-8. Woche: Beginn der Entwicklung der Basalganglien, von Teilen
des Kleinhirns, des limbischen Cortex
13. Woche: Beginn der Entwicklung des Hippocampus und der
umgebenden Rinde
14.-21. Woche: Beginn der Entwicklung des Cortex, des Gyrus
cinguli, des Hinterhaupts- und Scheitellappen
22. Woche: Beginn der Entwicklung des Hippocampo-corticalen
Systems
26.-38. Beginn der Entwicklung des präfrontalen Cortex
Die Interaktion mit der Umwelt beginnt
bereits vor der Geburt!
CORTICALE SYNAPTISCHE KONTAKTE
(nach Spektrum der Wissenschaft, verändert)
Neurobiologische Erkenntnisse
Die menschliche Entwicklung vollzieht sich
im Zusammenspiel zwischen Umwelt und Gehirn
Erfahrungen tragen zu Verknüpfungen von
Neuronen bei
Die Verknüpfung der Neuronen erfolgt überproportional häufig in der frühen Kindheit und
nimmt zum Erwachsenenalter hin langsam ab
FRÜHES LERNEN UND HIRNREIFUNG
A
Dendrit
Axon
Synapse
B
Grobvernetzung
Verstärkung
C
Abschwächung
Umwelt
emotionale Erfahrungen,
Lernen, Erziehung
II
III
„Formatierung“,
Feinvernetzung
Entwicklung der Synapsenzahl im Laufe des Lebens
NACHGEBURTLICHE HIRNENTWICKLUNG
Dendritenentwicklung und Synapsendichte
Visueller Hinterhauptscortex: Höhepunkt der Dendritenentwicklung
und Synapsendichte mit einem Jahr, dann Reduktion bis zum 11. Jahr.
Broca-Sprachareal (grammatisch-syntaktische Sprache): Ausreifung
ab Ende des dritten Jahres.
Frontalcortex (Intelligenz/Denken/Urteilskraft): Höhepunkt der
Dendritenentwicklung und Synapsendichte mit 1 Jahr (doppelt so hoch
wie im visuellen Cortex). Reduktion ab 5-7 Jahren, Ende mit ca. 16
Jahren, beim OFC bis 22 Jahren.
Myelinisierung
ENTWICKLUNG DER MYELINISIERUNG
CORTICALER AXONE
Primäre sensorische und motorische Areale (pränatal)
Sekundäre sensorische und motorische Areale (perinatal)
Assoziative okzipitale, parietale und temporale Areale (1.- 4.
Monat postnatal)
Präfrontale Areale (vorpubertär)
Orbitofrontale Areale (bis nach der Pubertät)
NEUROBIOLOGISCHE GRUNDLAGEN DER
PERSÖNLICHKEITSENTWICKLUNG
Die Persönlichkeit eines Menschen entwickelt sich zusammen mit der Entwicklung des limbischen Systems auf drei
„limbischen Ebenen“
Querschnitt durch das menschliche Gehirn auf Höhe des
Hypothalamus
Großhirnrinde
Hypothalamus
Untere limbische Ebene
Gehirn: Hypothalamus – zentrale Amygdala –vegetative Zentren des
Hirnstamms
Ebene unbewusst wirkender angeborener Reaktionen und Antriebe:
Schlafen-Wachen, Nahrungsaufnahme, Sexualität, Aggression –
Verteidigung – Flucht, Dominanz, Wut usw.
Diese Ebene ist überwiegend genetisch oder durch
vorgeburtliche Einflüsse bedingt und macht unser
Temperament aus. Sie ist durch Erfahrung und
Erziehung kaum zu beeinflussen.
Hierzu gehören grundlegende Persönlichkeitsmerkmale wie Offenheit-Verschlossenheit,
Selbstvertrauen, Kreativität, Vertrauen-Misstrauen, Umgang mit Risiken, Pünktlichkeit,
Ordnungsliebe, Zuverlässigkeit, Verantwortungsbewusstsein.
Amygdala:
Zentrum für
emotionale
Konditionierung
und das
Erkennen
emotionaler
Signale
Amygdala
(Mandelkern)
Mittlere limbische Ebene
Gehirn: basolaterale Amygdala, mesolimbisches System
Ebene der unbewussten emotionalen Konditionierung: Anbindung elementarer Emotionen (Furcht, Freude, Glück, Verachtung,
Ekel, Neugierde, Hoffnung, Enttäuschung und Erwartung) an individuelle Lebensumstände.
Die Amygdala ist auch der Ort unbewusster Wahrnehmung
emotionaler kommunikativer Signale (Blick, Mimik, Gestik,
Körperhaltung, Pheromone).
Diese Ebene macht zusammen mit der
ersten Ebene (Temperament) den Kern
unserer Persönlichkeit aus. Dieser Kern
entwickelt sich in den ersten Lebensjahren
und ist im Jugend- und Erwachsenenalter
nur über starke emotionale oder lang
anhaltende Einwirkungen veränderbar.
Erkennen emotionalkommunikativer Signale
(Mimik, Gestik,
Körperhaltung,
Pheromone)
Aktivierung des mesolimbischen
Systems (VTA-Nucleus accumens) bei
Gewinn-Erwartung
Knutson B. et al. (2003) Neuroimage, 18:263-272.
Ausschüttung hirneigener Opiate
durch Blickkontakt
Kampe K.K.W. et al. (2001) Nature, 413:589.
Obere limbische Ebene
Gehirn: Prä- und orbitofrontaler, cingulärer und insulärer Cortex.
Ebene des bewussten emotional-sozialen Lernens: Gewinn- und
Erfolgsstreben, Anerkennung–Ruhm, Freundschaft, Liebe, soziale
Nähe, Hilfsbereitschaft, Moral, Ethik.
Sie entwickelt sich in später Kindheit und Jugend. Sie wird wesentlich
durch sozial-emotionale Erfahrungen beeinflusst. Sie ist entsprechend
nur sozial-emotional veränderbar.
Hier werden zusammen mit den unteren
Ebenen grundlegende sozial relevante
Persönlichkeitsmerkmale festgelegt wie
Machtstreben, Dominanz, Empathie,
Verfolgung von Zielen und Kommunikationsbereitschaft.
Funktionale Gliederung der Großhirnrinde
BEWEGUNGSVORSTELLUNGEN
MOTORIK
ANALYSE
PLANUNG
ENTSCHEIDUNG
SOMATOSENSORIK
KÖRPER
RAUM
SYMBOLE
SEHEN
SPRACHE
BEWERTUNG
AUTOBIOGRAPHIE
OBJEKTE
HÖREN GESICHTER
SPRACHE SZENEN
Selbsterfahrener Schmerz (rot) und beobachteter Schmerz (blau)
(Olsson und Ochsner, TiCS 12: 65-71 (2007)
VIER-EBENEN-MODELL DER PERSÖNLICHKEIT
-
WICHTIGE SCHRITTE IN DER PSYCHO-NEURALEN
ENTWICKLUNG DES KINDES
• Entwicklung des Stress-Verarbeitungssystems (vorgeburtlich, früh nachgeburtlich)
• Entwicklung des internen Beruhigungssystems (früh nachgeburtlich)
• Entwicklung des internen Motivationssystems (erste Lebensjahre)
• Entwicklung des Impulshemmungssystems (1.–20. Lebensjahr)
• Entwicklung von Empathie und Theory of Mind (3.-20.
Lebensjahr)
• Entwicklung des Realitätssinns und der Risikowahrnehmung
(3. – 20. Lebensjahr oder noch später)
STRESS-REAKTION
Erste Stress-Reaktion: Adrenalin-Noradrenalin
(Nebennierenmark, Locus coeruleus).
Sekundenschnelle Erhöhung des Muskeltonus, der Reaktionsbereitschaft und der Aufmerksamkeit („Schreck“).
Zweite Stress-Reaktion: Cortisol (Nebennierenrinde)
Mobilisierung der metabolischen, physiologischen und
psychischen Reserven.
Das Stressverhalten wird vorgeburtlich und früh-nachgeburtlich über das mütterliche Gehirn bzw. andere Umwelteinflüsse „eingestellt“ (Erhöhung und Erniedrigung der Zahl der
Cortisolrezeptoren bes. in der Amygdala und im Hippocampus).
STRESSREGULATION
Milder Stress
(„Herausforderung“)
ist gut, Dauerstress
schädigt das Gehirn
durch Überproduktion
von Cortisol.
Negative
Rückkopplung
„STRESS ACHSE“
CRF-ACTH-Cortisol-Rückkopplungsschleife zwischen
Nebennierenrinde, Hypothalamus und Hippocampus
Hypothalamus
CRF
+
_
Hippocampus
_
Hypophyse
ACTH
_
Gluc.R.
+
Nebennierenrinde
Cortisol
Cortisol
Bremner et al. American Journal of Psychiatry 2003
Untersuchung an 33 Frauen, davon 10 mit sexuellem Missbrauch in der Kindheit und mit PTSD (A), 12 Frauen mit
sexuellem Missbrauch in der Kindheit ohne PTSD (B) und 11
Frauen ohne beides.
Messung des Hippocampus-Volumens mit strukturellem MRI,
Messung der HC-Aktivität während einer deklarativen Aufgabe
mit PET
Der HC von Gruppe A war um 16% verkleinert gegenüber dem
von Gruppe B und um 19% verkleinert gegenüber Gruppe C.
Besonders stark betroffen war der rechte HC (22% A vs. C).
Bremner et al., 2003; Am. J. Psychiatry
Figure 1
Figure 2
SEROTONERGES BERUHUNGSSYSTEM
Serotonin (Locus coeruleus):
Normale Funktion (1A-Rezeptoren): Regulation der Nahrungsaufnahme, Schlaf und Temperatur; Dämpfung, Beruhigung, Wohlbefinden.
Mangel ruft Schlaflosigkeit, Depression, Änstlichkeit, reaktive
Aggression und Impulsivität hervor.
Erhöhte Ängstlichkeit über Defizite im Transporter-Gen (5-HTT).
Erhöhte Aggression über Defizite im MAO-A-Gen.
2A-Serotoninrezeptoren wirken dagegen offenbar impuls-und
ängstlichkeitssteigernd.
POLYMORPHISMUS DES 5-HT-TRANSPORTER-GENS
Canli und Lesch, Nature Neuroscience 2007
5-HTT-DNA
Kurze und lange
5-HTT-PromoterRegion
5-HT-SYNAPSE
Die kurze Variante des Transporter-Gens ist korreliert mit erhöhten
Angststörungen, Depression und reaktiver Gewalt als Folge eines
erhöhten Bedrohtheitsgefühls und verminderter Impulskontrolle.
Science 2002
Caspi et al., Science 2002
Niedrige MAO-A-Aktivität, frühkindliche Misshandlung (drei
Kategorien) und späteres antisoziales Verhalten (vier Kategorien)
Verhaltensauffälligkeit
Gewaltbereit
-schaft
Straffällig wg.
Gewaltverbrechen
Antisoziale
Persönlichkeitsstörung
CORTICAL-LIMBISCHES IMPULSHEMMUNGSSYSTEM
(Glutamat, GABA)
Hemmende corticale Verbindungen, bes. vom orbitofrontalen, anterioren cingu-lären,
temporalen und ento-rhinalen
Cortex zur Amygdala
Erregende Verbindungen der
Amygdala zum Cortex, bes. zum
präfrontalen, prämotorischen,
insulären und entorhinalen Cortex
SOZIALITÄTS- UND EMPATHIESYSTEM
Sozialität und Bindung (Hypothalamus, mesolimbisches
System, Amygdala): Oxytocin, endogene Opiate.
Empathie (orbitofrontaler, anteriorer cingulärer, insulärer und
superior-temporaler Cortex, mesolimbisches System, Amygdala):
Übertragung des eigenen Schmerzverhaltens auf andere
Personen („Mitleid“).
Selbst empfundener Schmerz und empathischer Schmerz
Die frühkindliche Bindungserfahrung ist die wichtigste Erfahrung in
unserem Leben. Durch sie wird unser individuelles und gesellschaftliches
Verhalten bestimmt: Selbstwertgefühl, Empathie, Verantwortlichkeit.
ZUSAMMENFASSUNG
Das Gehirn reift vor- und nachgeburtlich aus auf der Grundlage einer
engen Interaktion von genetischer Steuerung, Selbstorganisation und
Umwelteinflüssen. Der anfänglichen Überproduktion von Neuronen
und Synapsen folgt eine durch diese drei Faktoren gesteuerte
Reduktion. In diesem Rahmen entstehen die sechs psychischen
Kontrollsysteme:
•
•
•
•
•
•
Stressverarbeitung
Bedrohungsempfindlichkeit und Frustrationstoleranz
Impulsivität und Impulskontrolle
Belohnungsempfindlichkeit und Belohnungserwartung
Bindung und Sozialität (Empathie, Theory of Mind)
Realitätsbewusstsein und Risikowahrnehmung
Diese Systeme entwickeln sich höchst individuell und wechselwirken verstärkend und hemmend miteinander. Hiermit lassen
sich gut die Hauptfaktoren der Persönlichkeit und ihre Entwicklung
bzw. Fehlentwicklung erklären.
ICH DANKE IHNEN FÜR
IHRE AUFMERKSAMKEIT