Umfangreiche Gehirnstudie enthüllt, warum sich Gedächtnisverlust mit zunehmendem Alter plötzlich beschleunigen kann

Eine beispiellose internationale Forschungsinitiative, bei der Gehirnscans und Gedächtnistests von Tausenden Erwachsenen kombiniert wurden, liefert ein klareres Bild davon, wie sich altersbedingte Veränderungen im Gehirn auf das Gedächtnis auswirken. Durch die Zusammenführung von Daten aus mehreren Langzeitstudien konnten Wissenschaftler untersuchen, wie sich die Gedächtnisleistung im Laufe der Zeit parallel zu strukturellen Veränderungen im Gehirn verändert.

Die Analyse stützte sich auf mehr als 10.000 MRT-Scans und über 13.000 Gedächtnisuntersuchungen von 3.700 kognitiv gesunden Erwachsenen aus 13 verschiedenen Studien. Die Ergebnisse, die Menschen aus einem breiten Altersspektrum umfassten, zeigen, dass der Zusammenhang zwischen Hirnschrumpfung und Gedächtnisverlust nicht einfach oder linear ist. Der Zusammenhang wird im späteren Leben stärker und lässt sich nicht allein durch bekannte genetische Risikofaktoren für Alzheimer, darunter APOE ε4, erklären. Zusammengenommen deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Alterung des Gehirns mit komplexen, weitreichenden Veränderungen einhergeht und nicht mit einer Schädigung, die auf eine einzige Ursache zurückzuführen ist.

Wie altersbedingter Gedächtnisverlust entsteht

Gedächtnisverlust im Alter ist ein häufiges Phänomen, das viele Ursachen haben kann und nicht automatisch krankhaft ist. Mit zunehmendem Alter verändern sich die Strukturen und Funktionen des Gehirns ganz natürlich. Die Verarbeitung von Informationen verlangsamt sich, und der Abruf von Erinnerungen dauert länger. Häufig sind die Informationen weiterhin gespeichert, sie stehen jedoch nicht mehr so schnell zur Verfügung. Diese sogenannte Altersvergesslichkeit äußert sich zum Beispiel darin, dass Namen oder Begriffe nicht sofort einfallen, aber später wieder erinnert werden können. Auf biologischer Ebene kommt es im Alter zu Veränderungen der Nervenzellen und ihrer Verbindungen. Besonders im Hippocampus, einer zentralen Struktur für Lernen und Gedächtnis, nimmt die Zahl der Synapsen ab. Gleichzeitig verändern sich die Konzentrationen wichtiger Botenstoffe wie Acetylcholin, Dopamin und Serotonin, die für Aufmerksamkeit, Gedächtnisbildung und Stimmung wesentlich sind. Auch die Fähigkeit des Gehirns, neue neuronale Verbindungen zu bilden, die sogenannte Neuroplastizität, lässt mit dem Alter nach, wodurch Lernen mehr Zeit und Wiederholung erfordert.

Ein weiterer bedeutender Faktor ist die Durchblutung des Gehirns. Altersbedingte Gefäßveränderungen wie Arteriosklerose oder Bluthochdruck können dazu führen, dass Nervenzellen weniger Sauerstoff und Nährstoffe erhalten. Kleine, oft unbemerkte Durchblutungsstörungen oder Mikroinfarkte können sich über die Jahre summieren und die geistige Leistungsfähigkeit beeinträchtigen. In solchen Fällen spricht man von vaskulären kognitiven Beeinträchtigungen, die sich häufig durch Probleme mit Aufmerksamkeit, Planung und Gedächtnisabruf äußern.

Neben diesen normalen Alterungsprozessen gibt es auch krankhafte Ursachen für Gedächtnisverlust. Neurodegenerative Erkrankungen wie die Alzheimer-Krankheit führen zu einem fortschreitenden Abbau von Nervenzellen. Dabei lagern sich bestimmte Eiweiße im Gehirn ab, die die Kommunikation zwischen den Zellen stören und schließlich zum Zelluntergang führen. Der Gedächtnisverlust ist hier meist deutlich ausgeprägter, schreitet kontinuierlich fort und beeinträchtigt zunehmend den Alltag. Auch andere Demenzformen, etwa vaskuläre oder frontotemporale Demenzen, können ähnliche Symptome verursachen. Zusätzlich spielen chronische Entzündungsprozesse und oxidativer Stress eine Rolle. Mit zunehmendem Alter ist das Immunsystem häufig dauerhaft leicht aktiviert, was zu einer stillen Entzündung führt. Diese kann Nervenzellen schädigen und Alterungsprozesse im Gehirn beschleunigen. Freie Radikale greifen Zellstrukturen an, während die körpereigenen Schutzmechanismen mit dem Alter weniger effektiv werden.

Hormonelle Veränderungen beeinflussen ebenfalls die Gedächtnisleistung. Sinkende Spiegel von Östrogen, Testosteron oder Schilddrüsenhormonen können sich negativ auf kognitive Funktionen auswirken. Auch ein dauerhaft erhöhter Cortisolspiegel infolge von chronischem Stress kann das Gedächtnis beeinträchtigen, insbesondere den Hippocampus. Nicht zuletzt haben Lebensstil und allgemeine Gesundheit einen großen Einfluss. Bewegungsmangel, unausgewogene Ernährung, Schlafstörungen, soziale Isolation und anhaltender Stress können den geistigen Abbau begünstigen. Umgekehrt zeigen Studien, dass regelmäßige körperliche Aktivität, geistige Anregung, soziale Kontakte und eine gesunde Ernährung dazu beitragen können, die Gedächtnisleistung länger zu erhalten. Auch bestimmte Erkrankungen oder Medikamente, etwa Vitamin-B12-Mangel, Schilddrüsenstörungen oder beruhigende Medikamente, können Gedächtnisprobleme verursachen und sollten bei auffälligen Veränderungen immer ärztlich abgeklärt werden.

Ein nichtlineares Muster mit beschleunigenden Effekten

Die in Nature Communications veröffentlichte Studie mit dem Titel „Vulnerability to memory decline in aging revealed by a mega-analysis of structural brain change” (Anfälligkeit für Gedächtnisverlust im Alter, aufgezeigt durch eine Mega-Analyse struktureller Veränderungen im Gehirn) zeigt, dass gedächtnisbezogene Veränderungen im Gehirn weit über eine einzelne Region hinausgehen. Obwohl der Hippocampus den stärksten Zusammenhang zwischen Volumenverlust und Gedächtnisverlust aufwies, waren auch viele andere Bereiche des Gehirns betroffen.

Sowohl kortikale als auch subkortikale Regionen zeigten einen signifikanten Zusammenhang zwischen strukturellem Rückgang und Gedächtnisleistung. Die Ergebnisse deuten nicht auf ein Versagen einer einzelnen Hirnstruktur hin, sondern auf eine über das gesamte Gehirn verteilte Anfälligkeit. Die Forscher beobachteten ein allmähliches Muster über verschiedene Regionen hinweg, wobei der Hippocampus die größten Auswirkungen zeigte und kleinere, aber dennoch signifikante Zusammenhänge in weiten Teilen des Gehirns auftraten.

Die Forscher fanden auch heraus, dass der Zusammenhang zwischen Hirnatrophie und Gedächtnisverlust zwischen den einzelnen Personen stark variierte und einem nichtlinearen Muster folgte. Menschen, die einen überdurchschnittlich schnellen strukturellen Hirnverlust erlitten, zeigten einen viel stärkeren Rückgang des Gedächtnisses. Dies deutet darauf hin, dass die Auswirkungen auf das Gedächtnis, sobald die Hirnschrumpfung ein bestimmtes Niveau überschreitet, schneller zunehmen, anstatt sich gleichmäßig zu entwickeln. Dieser beschleunigende Effekt trat in vielen Hirnregionen auf, nicht nur im Hippocampus. Die Konsistenz dieses Musters stützt die Annahme, dass Gedächtnisverlust im Rahmen eines gesunden Alterungsprozesses großflächige strukturelle Veränderungen auf Netzwerkebene widerspiegelt. Der Hippocampus ist zwar besonders empfindlich, fungiert jedoch als Teil eines größeren Systems und nicht isoliert.

Was die Ergebnisse für das Verständnis des Alterungsprozesses bedeuten

„Durch die Integration von Daten aus Dutzenden von Forschungskohorten haben wir nun das bislang detaillierteste Bild davon, wie sich strukturelle Veränderungen im Gehirn mit zunehmendem Alter entwickeln und wie sie mit dem Gedächtnis zusammenhängen“, sagte Dr. med. Alvaro Pascual-Leone, PhD, leitender Wissenschaftler am Hinda and Arthur Marcus Institute for Aging Research und medizinischer Direktor am Deanna and Sidney Wolk Center for Memory Health.

„Kognitiver Verfall und Gedächtnisverlust sind nicht einfach die Folge des Alterns, sondern Ausdruck individueller Veranlagungen und altersbedingter Prozesse, die neurodegenerative Prozesse und Erkrankungen begünstigen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Gedächtnisverlust im Alter nicht nur eine bestimmte Region oder ein bestimmtes Gen betrifft, sondern eine weitreichende biologische Anfälligkeit der Gehirnstruktur widerspiegelt, die sich über Jahrzehnte hinweg aufbaut. Dieses Verständnis kann Forschern helfen, gefährdete Personen frühzeitig zu identifizieren und präzisere und personalisierte Interventionen zu entwickeln, die die kognitive Gesundheit über die gesamte Lebensspanne hinweg unterstützen und kognitiven Beeinträchtigungen vorbeugen.“

Mögliche Interventionen gegen Gedächtnisverlust

Ein wichtiger Baustein personalisierter Interventionen ist z.B. das gezielte kognitive Training. Dabei werden nicht allgemeine Gedächtnisübungen eingesetzt, sondern solche, die auf die jeweils betroffenen kognitiven Funktionen und Hirnnetzwerke abgestimmt sind. Zeigen sich beispielsweise frühe Veränderungen in Gedächtniszentren wie dem Hippocampus, stehen Lern- und Gedächtnisaufgaben im Vordergrund, während bei Beeinträchtigungen exekutiver Funktionen Trainings zur Planung, Aufmerksamkeit und Problemlösung sinnvoller sind. Durch diese gezielte Aktivierung kann die funktionelle Reserve des Gehirns gestärkt werden. Besondere Bedeutung kommt auch der Regulation von Entzündungs- und Stoffwechselprozessen zu.

Chronische, niedriggradige Entzündungen und Insulinresistenz gelten als wichtige Treiber kognitiver Alterung. Personalisierte Interventionen setzen hier auf Ernährungsformen, die reich an antioxidativen und entzündungshemmenden Nährstoffen sind, auf Gewichtsstabilisierung sowie auf die Reduktion chronischer Belastungsfaktoren. Ergänzend können bei nachgewiesenen Mängeln gezielt Mikronährstoffe wie Vitamin B12, Vitamin D oder Omega-3-Fettsäuren eingesetzt werden, um die neuronale Funktion zu unterstützen.

Ein oft unterschätzter, aber zentraler Faktor ist Schlaf. Personalisierte Schlafinterventionen zielen darauf ab, den individuellen Schlaf-Wach-Rhythmus zu stabilisieren, Schlafstörungen frühzeitig zu erkennen und zu behandeln und so die nächtlichen Regenerationsprozesse des Gehirns zu sichern. Während des Schlafs werden Gedächtnisinhalte konsolidiert und schädliche Stoffwechselprodukte aus dem Gehirn entfernt – Prozesse, die für die langfristige kognitive Gesundheit entscheidend sind. Auch der Umgang mit Stress wird individuell angepasst. Chronischer psychischer Stress führt über dauerhaft erhöhte Cortisolspiegel zu strukturellen Veränderungen im Gehirn, insbesondere im Hippocampus. Personalisierte Stressinterventionen kombinieren daher psychologische Strategien wie Achtsamkeit, Entspannungstechniken oder Psychotherapie mit Verhaltensänderungen im Alltag, um die Stressbelastung nachhaltig zu senken.