Größere Gehirne erweitern Denkregionen, aber auf Kosten
VIDEO: Big Brain Perks & Costs Dr. Armin Raznahan, NIMH-Abteilung für Entwicklungsneurogenomik
Eine neue Studie hat herausgefunden, dass je größer das Gehirn ist, desto mehr wird sein zusätzlicher Bereich durch das Wachstum in Denkbereichen des Kortex oder des äußeren Mantels erklärt, auf Kosten eines relativ langsameren Wachstums in emotionalen, sensorischen und motorischen Bereichen niedrigerer Ordnung.
Dies spiegelt das Muster der Gehirnveränderungen wider, die in der Evolution und in der individuellen Entwicklung zu beobachten sind, wobei Bereiche höherer Ordnung die größte Expansion aufweisen, sagen Forscher des Nationalen Instituts für psychische Gesundheit (NIMH).
Die Forscher fanden auch Hinweise, die die stark expandierenden Regionen mit einer höheren Konnektivität zwischen Neuronen und einem höheren Energieverbrauch verbinden.
"So wie verschiedene Teile erforderlich sind, um einen Gartenschuppen auf die Größe eines Herrenhauses zu vergrößern, müssen große Gehirne von Primaten in unterschiedlichen Proportionen gebaut werden", erklärte Dr. med. Armin Raznahan vom NIMH Intramurales Forschungsprogramm (IRP).
"Es muss eine zusätzliche Investition in den Teil getätigt werden, der Informationen integriert, aber das heißt nicht, dass es besser ist, ein größeres Gehirn zu haben." Unsere Ergebnisse sprechen mehr für die unterschiedlichen organisatorischen Anforderungen größerer und kleinerer Gehirne. “
Für die Studie analysierten NIMH-Forscher zusammen mit Kollegen in mehr als sechs kooperierenden Forschungszentren Gehirnscans der Magnetresonanztomographie von mehr als 3.000 Personen aus der Philadelphia Neurodevelopmental Cohort und dem Human Connectome Project.
Kortexbereiche, die in größeren Gehirnen eine relativ größere Ausdehnung aufweisen, stehen an der Spitze einer Netzwerkhierarchie und sind laut Forschern funktional, mikrostrukturell und molekular auf die Integration von Informationen aus Systemen niedrigerer Ordnung spezialisiert.
Da dieses Thema über Evolution, Entwicklung und interindividuelle Variation hinweg Bestand hat, scheint es eine tief verwurzelte biologische Signatur zu sein, schlug Raznahan vor.
„Nicht alle Kortexregionen sind gleich. Die stark expandierenden Regionen scheinen höhere biologische Kosten zu verursachen “, sagte er. "Es wird biologisches" Geld "ausgegeben, um dieses zusätzliche Gewebe anzubauen. Diese Regionen scheinen gieriger im Energieverbrauch zu sein. Sie verwenden relativ mehr sauerstoffhaltiges Blut als Regionen mit geringer Expansion. Die Genexpression im Zusammenhang mit dem Energiestoffwechsel ist in diesen Regionen ebenfalls höher.
"Es ist teuer und es ist unwahrscheinlich, dass die Natur Geld ausgibt, wenn sich ihre Investition nicht rentiert."
Da Menschen mit bestimmten psychischen Störungen Veränderungen der Gehirngröße aufgrund genetischer Einflüsse aufweisen, könnten die neuen Kortexkarten das Verständnis der veränderten Gehirnorganisation bei Störungen verbessern, so die Forscher.
Die stärker expandierenden Regionen sind auch an verschiedenen neurologischen Entwicklungsstörungen beteiligt, sodass die neuen Erkenntnisse möglicherweise Hinweise darauf enthalten, wie sich genetische und umweltbedingte Veränderungen auf höhere mentale Funktionen auswirken können, fügen Forscher hinzu.
"Unsere Studie zeigt, dass es konsistente organisatorische Veränderungen zwischen großen und kleinen Gehirnen gibt", sagte Raznahan. "Es ist wichtig zu beobachten, dass sich das Gehirn in Abhängigkeit von seiner Größe konsequent anders konfigurieren muss, um zu verstehen, wie das Gehirn bei Gesundheits- und Krankheitszuständen funktioniert."
Die Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaft.
Quelle: Nationales Institut für psychische Gesundheit
