Zeit für Veränderung: Gehirnentwicklung im Jugendalter

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1 Institut für Systemische Neurowissenschaften Zeit für Veränderung: Gehirnentwicklung im Jugendalter Uli Bromberg, Dipl.-Psych.

2 Anfangsalter bei Mädchen Hormonelle Ausschüttung: 6-10 J. Äußerliche Zeichen: 8-12 J. Anfangsalter bei Jungen Hormonelle Ausschüttung: 7-11 J. Aüßerliche Zeichen: 9-13 J. Dorn et al. 2006; Susman 2010 Sisk&Foster 2006

3 Was passiert während dieser Zeit im Gehirn?

4 4 A4-blätter Vorderhirn / Cortex Subkortikale Areale Vorder vorne vorne hirn hinten hinten Mittelhirn Mittelhirn Hinterhirn

5 Struktur Funktion

6 Struktur Graue Substanz Weiße Substanz Graue Substanz Weiße Substanz

7 Created by LadyOfHats on wikipedia.org Graue Substanz Neurone Netzwerke Synapsen Neurotransmitter

8 Gesamtes Gehirn Volumen Graue Substanz Volumen Weiße Substanz Volumen Lateral Ventrikel Volumen Zunahme der grauen Substanz Höhepunkt 7-14 Jahren Corpus callosum, mid-sagittal area Gefolgt von Abnahme der grauen Substanz Caudal Volumen Lenroot, Neuroimage 2007

9 Gogtay et al., PNAS 2004 Unterschiedliche Areale haben unterschiedliche Entwicklungsverläufe Früh: Areale basaler Funktionen Später: Areale höherer Funktionen

10 Graue Substanz Reduzierte Verzweigungen Reduzierung der Synapsen Zehr et al., 2006

11 Graue Substanz Abnahme in der grauen Substanz steht in Zusammenhang mit verbalen Fähigkeiten im Alter zwischen 5 und 11 Jahren (Sowell et al., J.Neurosci. 2004) Das Ausmaß der Abnahme in der grauen Substanz steht in Zusammenhang mit höherer Intelligenz (Shaw et al., Nature 2006)

12 Veränderung der Botenstoffe und deren Rezeptoren. Tiermodelle Dopamin Glutamat GABA Lewis NeuroPsychoPharma. 1997

13 Weiße Substanz Created by LadyOfHats on wikipedia.org

14 4 bis 18 Jahre alt Gaser 2011 Weiße Substanz Stetige Entwicklung Teils Altersspezifisch Teils Umweltabhängig

15 Zusammenfassung Struktur Während der Kindheit nimmt die graue Substanz in vielen Arealen zu und erreicht, je nach Areal, ein Höhepunkt im Alter von 7-14 Jahren. Danach kommt es in diesen Arealen zu einer Abnahme der grauen Substanz. Manche Areale entwickeln sich allerdings eher linear. Diese Entwicklung tritt bei Mädchen ca. 1 Jahr früher ein als bei Jungen. Diese Entwicklung tritt zuerst in Arealen, die für basale, sensorische Funktionen zuständig sind ein. Gefolgt in Arealen, die für höhere, multimodale und informationsintegrierende Funktionen zuständig sind.

16 Zusammenfassung Struktur Einhergehend mit den Veränderungen in der Struktur kommt es auch zu Veränderungen in den relativen Ausschüttungen unterschiedlicher Botenstoffen (Tiermodellen). Die Entwicklung der Verbindungsfaser fängt bereits kurz nach der Geburt an und verläuft eher stetig bis ins 3. Lebensjahrzehnt hinein.

17 Funktion Motivation: Neue Interessen, In die Welt gehen Emotionen: Neue Emotionen, stärkere Ausprägung soziale Orientierung: Freunde wichtiger als Familie Kognitive Kontrolle: Warum scheint sie auszusetzen? Motivation: Belohnungsverarbeitung und Entscheidungskontrolle. Aspekte der Motivation, die im Verhalten eng verknüpft sind.

18 Olds and Milner, 1954

19 Belohnungssystem vorne hinten

20 Robust 1. 2.

21 (Mischel et al., Science 1989) (Mischel et al., Soc Cogn Affect Neurosci. 2010)

22 Fähigkeit zum Belohnungsaufschub: Kognitive Kontrolle, die uns dazu befähigt ziel-orientiertes Verhalten zu zeigen, trotz verlockender Ablenkungen (die unmittelbare Belohnung). Kognitive Kontrolle an sich entwickelt sich eher stätig von der Kindheit bis ins Erwachsenenalter. Jugendliche allerdings zeigen sich dabei als besonders beeinflussbar von motivationalen Reize aus der Umwelt: Erhöhtes Risikoverhalten im wahren Leben: Erhöhte Morbiditäts- und Mortalitätsraten, trotzt höchste körperliche Gesundheit, insbesondere durch das eigene Verhalten (Steinberg 2008; Arnett 1992)

23 Erhöhtes Risikoverhalten auch im Labor Burnett et al., Cogn.Dev Figner et al., J.Exp.Psych Unterscheidet sich die Verarbeitung von Belohnung im Gehirn?

24 . Einfache Reaktionsaufgabe: Gewinn: Groß, Mittel, Klein N: 12-16/Gruppe 2006 by Society for Neuroscience Galvan A et al. J. Neurosci. 2006;26:

25 . Sensibel für die Gewinngröße Nucleus Accumbens (outcome) Sensibel für Alter Nucleus Accumbens Large reward > no reward Ähnliches Muster in anderen Studien, einige allerdings gegenläufig 2006 by Society for Neuroscience Galvan A et al. J. Neurosci. 2006;26:

26 Präfrontaler Cortex : schwierig : leicht n: 65 männlich CEN: zentrales exekutives Netzwerk Keulers et al., Neuroimage 2011

27 Präfrontaler Cortex: Aktivierung bei schwierigen Entscheidungen nimmt mit Alter zu: Kontrolle Aktivierung bei Aussetzen ist bei Kindern stärker: Inhibition Keulers et al., Neuroimage 2011

28 Präfrontaler Cortex: OFC: Kinder > Erwachsene OFC: Erwachsene > Kinder OFC: Kein Unterschied CEN: Erwachsene > Kinder DLPFC: kein Unterschied ACC: Kinder > Erwachsene

29 Zusammenfassung Funktion Am Beispiel motivierter Belohnungsverarbeitung und Entscheidungsfindung: Insgesamt zeigen sich Unterschiede in der Funktion in Abhängigkeit von Alter. Dabei: mehrere Studien zeigen tendenziell erhöhte Aktivierung, bei Jugendlichen im Vergleich zu Erwachsenen und teils Kinder, im Ventralen Striatum bei Gewinn. Im präfrontalen Cortex: gegenläufige Ergebnisse, je nach Areal. Insgesamt: Die Effekte sind eher klein und teils schwer vergleichbar: Altersgruppen, die verglichen werden, sehr unterschiedlich Aufgaben die gestellt werden, sehr unterschiedlich

30 Funktionelle Entwicklung Alter = JUGENDZEIT Sisk & Foster Nature Neurosci Casey et al., Ann.NY.Acad.Sci 2008

31 Kritische Perioden Anpassung der Neuronalen Aktivität in Abhängigkeit von Umwelteinflüssen: Visueller Cortex Sprachliche Areale 1996 by Society for Neuroscience Gordon J A, Stryker M P J. Neurosci. 1996;16:

32 Beispiel: Sucht Entstehung psychischer Erkrankungen Ca. die Hälfte aller psychischen Erkrankungen setzen in der Jugendzeit ein. Haben wir es hier auch mit einer kritischen Periode zu tun: Entwicklung von Kontrolle bei veränderter Motivation?

33 Epidemiologische Studien zeigen Einstiegsalter als valider Prädiktor für späteren Missbrauch

34 Alkoholkonsum vs. Binge-Drinking

35 Kritische Perioden Crews et al., Pharm.Bioch.Behav. 2007

36 Belohnungssystem bei Sucht Gewinn > Verlust Spieler Kontrollen Erniedrigte Aktivierbarkeit des Belohnungssystems Hypo-sensitivität für alltägliche Belohnungsreize Grund für den Griff zum Suchtmittel? Reuter et al. Nature Neurosci. 2005? Spielsucht Reduzierte Aktivierung des Belohnungssystems

37 An integrated project within the 6 th framework program of the European Commission Langzeitstudien Jugendliche (14 Jahre) mit 1 Elternteil 8 Erhebungsstandorte 250 Teilnehmer in Hamburg 2 Nacherhebungen (16 Jahre + 18 Jahre)

38 Raucher vs. Kontrollen win > no win

39

40 Schneider et al., Am.J.Psych Risikobereitere Jugendliche weniger Aktivität und weniger graue Substanz im Belohnungszentrum

41 Zusammenfassung Gehirnstruktur: Das jugendliche Gehirn befindet sich weiterhin in einer Entwicklungsphase. Abnahme der grauen Substanz in vielen Arealen ist ein besonderes Merkmal dieser Lebensphase. Gehirnfunktion: Insgesamt zeigen sich Unterschiede in der Funktion in Abhängigkeit von Alter. Diese zeigen bislang in motivationalen Belohnungsarealen eine relativ deutliche Erhöhung im Jugendalter. In Kontrollarealen gibt es bislang gegenläufige Ergebnisse. Individuelle Unterschiede in Struktur und Funktion könnten dabei Risiko- bzw. Schutzfaktoren ausmachen. Diese Veränderungen in Struktur und Funktion stellen eine Phase besonderer Plastizität dar, und stellt womöglich eine kritische Periode dar. Insofern dass wir diesen Lebensabschnitt als kritische Periode ansehen, ist die Entwicklung der Gehirnstruktur und Funktion nicht nur von genetischen und physiologischen Faktoren abhängig. Sondern auch bedeutend von den Interaktionen mit der Umwelt, die in dieser Phase stattfinden, abhängig.

42 Die Erziehungsberatung ist dabei solch ein wichtiger Umweltfaktor! VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT

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