Neuronale Plastizität

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 20. März 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Die neuronale Plastizität umspannt verschiedene Umbauprozesse der Nervenzellen, die eine wesentliche Bedingung für Lernerfahrungen darstellen. Die Umbauten von Synapsen und Synapsen-Verbindungen finden bis ans Lebensende statt und erfolgen in Abhängigkeit von der Nutzung einzelner Strukturen. Bei neurodegenerativen Erkrankungen verliert das Gehirn seine neuronale Plastizität.

Was ist die neuronale Plastizität?

Die neuronale Plastizität umspannt verschiedene Umbauprozesse der Nervenzellen, die eine wesentliche Bedingung für Lernerfahrungen darstellen.

Nervenzellgewebe weist eine bestimmte Struktur auf. Diese Struktur wird auch als neuronale Struktur bezeichnet und unterliegt permanenten Umbauprozessen. Die Gehirnentwicklung ist zwar in der frühen Kindheit abgeschlossen, dennoch hat das Nervengewebe bis dahin längst nicht seine endgültige Struktur erreicht. Ohnehin existiert eine endgültige Struktur des Gehirns niemals. Gerade das Gehirn zeichnet sich durch hohe Lernfähigkeit aus.

Diese Lernfähigkeit liegt größtenteils an der Umbaufähigkeit und Umbaubereitschaft des Nervengewebes. Die Umbauprozesse werden auch als neuronale Plastizität bezeichnet und können eine einzelne Nervenzelle ebenso betreffen wie ganze Gehirnareale. Umstrukturierungen im Sinne der neuronalen Plastizität finden in Abhängigkeit von der spezifischen Verwendung bestimmter Nervenzellen statt.

Einzelbereiche der neuronalen Plastizität sind die intrinsische und die synaptische Plastizität. Im Rahmen der intrinsischen Plastizität können Nervenzellen ihre Sensibilität auf die Signale der benachbarten Nervenzellen abstimmen. Die synaptische Plastizität bezieht sich dagegen auf die Verbindungen zwischen einzelnen Nervenzellen. Die Neuronen (Nervenzellen) bilden untereinander ein Netzwerk aus einzelnen Verbindungen. Eine Verbindung im Gedächtnis entspricht zum Beispiel einem Gedächtnisinhalt. Dank der synaptischen Plastizität können unbrauchbare Verbindungen wieder gelöst und neue Synapsen-Verknüpfungen angelegt werden.

Funktion & Aufgabe

Bereits unmittelbar nach der Geburt besitzen Säuglinge 100 Milliarden einzelne Nervenzellen. Ein gesunder Erwachsener besitzt nicht viel mehr Einzelzellen. Die Neuronen eines Säuglings sind allerdings noch klein und weisen nur wenige Verbindungen auf. Nach der Geburt setzt die Differenzierung und die Reifung der einzelnen Zellen ein. Erst ab dieser Zeit bauen sich erste synaptische Verbindungen zwischen den Nervenzellen auf.

Die neuronale Plastizität entspricht dabei den unentwegten Prozessen der Verbindungsknüpfung und Verbindungsauflösung. Die Intensität dieser Umbauprozesse hängt vom Alter ab. Viele Regionen des Gehirns verlangsamen mit den Lebensjahren zum Beispiel ihre Umbaufähigkeit. Eine grundlegende Umbaufähigkeit bleibt allerdings bis zum Tod erhalten.

Neuronale Plastizität ist die wesentliche Bedingung für Lernprozesse aller Art und trägt außerdem zu Erinnerungsleistungen bei. Der Lebensweg des Einzelnen entscheidet darüber, welche Areale des Gehirns besonders stark in Anspruch genommen werden. Die synaptischen Verbindungen sind in diesen Bereichen dann am umfangreichsten. Das Gehirn eines Musikers weist damit in anderen Bereichen starke Verknüpfungen auf als das Gehirn eines Arztes.

Auch Gedächtnisleistungen und Wissensleistungen sind als synaptische Verbindungen zu verstehen. Je nachdem, wie oft diese Verbindungen genutzt werden, wird das Nervensystem umgebaut. Die synaptischen Verknüpfungen von Gedächtnis- und Wissensinhalten werden so beispielsweise eher beibehalten, wenn die jeweiligen Gedanken oder die Erinnerung häufig ins Bewusstsein gerufen werden. Das Gehirn arbeitet damit effizienter und behält ausschließlich Verbindungen bei, die erfahrungsgemäß benötigt werden. Weniger häufig genutzte Verbindungen weichen und machen neuen Verknüpfungen mit höherer Relevanz Platz.

Krankheiten & Beschwerden

In der Kindheit können Gehirnverletzungen weit besser kompensiert werden, als nach dem Abschluss der Entwicklungsphase. Wenn durch eine Unterversorgung mit Sauerstoff, durch eine traumatische Verletzung oder eine Entzündung Nervengewebe innerhalb des Gehirns abstirbt, kann dieses Nervengewebe nicht mehr ersetzt werden. Das Gehirn kann unter Umständen jedoch umlernen und die verletzungsbedingten Defizite damit ausgleichen. An Schlaganfall-Patienten wurde zum Beispiel beobachtet, dass die voll funktionsfähigen Nervenzellen in unmittelbarer Nachbarschaft zu den abgestorbenen die Aufgaben der beschädigten Gehirnbereiche übernehmen Diese Übernahme von Funktionen aus anderen Gehirnbereichen setzt vor allem zielgerichtetes Training voraus. Aufgrund dieser Zusammenhängen wurde an gehbehinderten Menschen nach einem Schlaganfall beispielsweise wieder Gehfähigkeit dokumentiert.

Dass derartige Erfolge beobachtet wurden, hat im weitesten Sinne mit der neuronalen Plastizität des Gehirns zu tun. Abgestorbenes Nervengewebe besitzt keine neuronale Plastizität mehr und kann sie auch nicht zurückerhalten. Nichtsdestotrotz bleibt die neuronale Plastizität in den intakten Gehirnbereichen erhalten.

Der Verlust der neuronalen Plastizität lässt sich besonders an den Patienten degenerativer Gehirnerkrankungen nachvollziehen. Bei diesen Hirnerkrankungen bauen sich die Nervenzellen des Gehirns Stück für Stück ab. Ein solcher Abbau geht zwingend mit dem Verlust der neuronalen Plastizität und damit auch dem Verlust der Lernfähigkeit einher.

Zu den bekanntesten Gehirnerkrankungen mit degenerativen Folgen zählen neben Alzheimer vor allem die Huntigton-Erkrankung und Parkinson. Anders als an Schlaganfallpatienten ist eine Übertragung von einzelnen Funktionen auf benachbarte Gehirnbereiche in Zusammenhang mit neurodegenerativen Krankheiten nicht ohne weiteres möglich.

Quellen

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