Pannen beim Gehirn-Umbau

Angefangen hatte bei Rolf Schmidt alles kurz nach seinem Zivildienst. „An diesem Tag erschien mir alles unglaublich seltsam“, erinnert er sich auf seiner Homepage. Irgendwann hörte der junge Mann eine fremdartige Stimme in seinem Kopf: „Dein Leben ist jetzt zu Ende. Wenn Du in den Himmel kommen willst, dann geh mit einem gelben Physikbuch in die Kirche, oder nimm ein Ei und setz es auf den Altar.“ Rolf Schmidt fühlte sich wie eine Marionette in einem riesigen Spiel. Er musste nur noch den Befehl befolgen, um in den Himmel zu kommen. „Mein gelbes Physikbuch konnte ich nicht finden. Deswegen holte ich ein Ei aus dem Kühlschrank, und fuhr anschließend mit dem Auto zur katholischen Kirche St. Hedwig in der Waldstadt, einem Stadtteil von Karlsruhe, um das Ding auf den Altar zu setzen, wie das Ei des Kolumbus.“ Bei Rolf Schmidt diagnostizierte man später eine paranoide Schizophrenie.

Jedes Jahr erkranken in Deutschland ungefähr 10.000 bis 15.000 Menschen neu an Schizophrenie. Diese Störung der Wahrnehmung und des Denkens äußert sich in mannigfaltigen Formen. Manche Betroffene haben vor allem mit Halluzinationen zu kämpfen, andere mit kognitiven Einschränkungen, etwa beim Arbeitsgedächtnis.

Seit Jahrzehnten suchen Forscher nach der Ursache der komplexen Erkrankung. In den letzten Jahren hat eine mehr als zwei Jahrzehnte alte Theorie neue Aktualität gewonnen: Ihr zufolge ist Schizophrenie das Ergebnis einer Fehlentwicklung des Gehirns. Denn wie bei Rolf Schmidt drängt sich die Erkrankung auch bei anderen Betroffenen gerne im Übergang von der Adoleszenz zum Erwachsenenalter in ihr Leben. Und das ist eine wichtige Phase der Veränderung für die grauen Zellen.

Dass Schizophrenie eine Entwicklungsstörung darstellt, davon ist beispielsweise der Hirnforscher Peter Uhlhaas von der University of Glasgow überzeugt. „Allerdings sind das Timing und die genaue Natur der Störung umstritten. Lange Zeit glaubte man sie in ganz frühen Entwicklungsphasen festmachen zu können.“ Bereits in den 1980ern stellten einige Psychiater wie Daniel Weinberger, heute am Lieber Institute for Brain Development in Baltimore, Maryland, Überlegungen in diese Richtung an. Man betrachtete die Erkrankung als Ergebnis einer anomalen Reifung von cortikalen Bahnen im Gehirn, die möglicherweise schon im Mutterbauch beginnt.

„Doch das ließ unter anderem die Frage offen, warum sich die Krankheit erst so spät äußert“, sagt Uhlhaas. „Meist tritt sie erst in der Adoleszenz auf.“ Außerdem zeigten neuere Studien: Während der normalen Entwicklung in der Adoleszenz werden cortikale Netzwerke neu organisiert. Auch dabei kann es zu Fehlentwicklungen kommen. Es spräche also einiges dafür, Schizophrenie als späte Entwicklungsstörung zu betrachten, so Uhlhaas.

Nicht nur in der Kindheit verändert sich das Gehirn rasant. Auch im Alter zwischen 10 und 20 Jahren finden in unserem Denkapparat massive Umbauarbeiten statt. Die graue Hirnsubstanz, die unter anderem aus Nervenzellkörpern besteht, nimmt etwa bis zum 12. Lebensjahr zu. Es werden Synapsen – Verbindungen zwischen den Nervenzellen – im Überschuss produziert. Anschließend nimmt die graue Substanz bis zum frühen Erwachsenenalter wieder ab. Dabei kommt es offensichtlich zu einer Feinjustierung: Nutzlose Verbindungen werden gekappt, die leistungsfähigen gestärkt. Bei der Schizophrenie scheint diese normale Entwicklung aus dem Ruder zu laufen. In den 1980ern spekulierte der Psychiater Irwin Feinberg von der University of California in San Francisco: Schizophrenie sei die Folge eines übertriebenen Abbaus von synaptischen Kontakten. Studien bestätigen mittlerweile zumindest eines: Bei Patienten fällt der Verlust an grauer Hirnsubstanz im Laufe der Adoleszenz größer aus als bei gesunden Menschen.

Aufschlussreich ist in diesem Zusammenhang eine 2007 veröffentlichte Langzeituntersuchung des Psychiaters Jay Giedd vom National Institute of Mental Health in Bethesda, Maryland. Er und seine Kollegen nahmen alle zwei Jahre die grauen Zellen von Freiwilligen im Alter von 8 bis 28 Jahren unter die Lupe. Dazu griffen sie auf die Magnetresonanztomografie zurück. Bei den Probanden handelte es sich um die Geschwister von Schizophrenie-​Patienten, die bereits vor dem 13. Geburtstag eine Psychose durchlitten hatten. Ähnlich wie die Erkrankten selbst mussten auch die gesunden Geschwister in frühen Jahren Verluste an grauer Hirnsubstanz hinnehmen, und zwar im Stirn– und im Schläfenlappen. Diese Hirnregionen sind für höhere mentale Fertigkeiten wie das Arbeitsgedächtnis wichtig.

Dabei fiel auf: Der Trend zum Substanzverlust setzte sich nur bei den Schizophrenie-​Patienten im Laufe der Adoleszenz fort. Bei den gesunden Probanden glich sich das Defizit bis zum Alter von rund 20 Jahren wieder aus – und das mit positiven Folgen: Je dichter ihre graue Substanz letztlich ausfiel, desto besser waren ihre geistigen und sozialen Fertigkeiten.

Die Ergebnisse des Teams um Giedd passen zu dem bisherigen Bild, das sich Wissenschaftler von möglichen Ursachen der Schizophrenie gemacht haben: Danach ist bei der Erkrankung ein weit verteiltes Netzwerk von Hirnarealen gestört. Dieses Netzwerk sorgt normalerweise für ein gut funktionierendes Arbeitsgedächtnis und ist auch für andere geistige Fertigkeiten wichtig. Werden zu viele Synapsen in dieser Entwicklungsphase abgebaut, gerät das neuronale Netzwerk im Cortex offenbar aus dem Gleichgewicht, was auch die psychotischen Symptome bei Betroffenen erklären könnte.

Zusätzlich scheinen auch noch andere Umbauprozesse im Gehirn von Heranwachsenden eine Rolle zu spielen. Sie betreffen die Botenstoffsysteme. Bei der normalen Entwicklung werden während der Adoleszenz Untereinheiten von Rezeptoren des hemmenden Botenstoffs GABA ausgetauscht. Erregende neuronale Aktivität im Gehirn lässt sich hierdurch präziser hemmen. Auf diese Weise wird gewissermaßen die Informationsverarbeitung im Gehirn genauer koordiniert. Untersuchungen am Gehirn verstorbener Schizophrenie-​Patienten zeigen allerdings: Bei ihnen ist dieses Botenstoffsystem beeinträchtigt, die neuronale Hemmung funktioniert schlechter.

Und noch etwas ist typisch für die adoleszente Entwicklung: „Das GABA-​System und das System des Botenstoffs Dopamin interagieren verstärkt miteinander“, sagt Peter Uhlhaas. Gemeinsam mit seiner früheren Arbeitsgruppe wies er nach: Bestimmte neuronale Schwingungen, die auf diese Botenstoffsysteme zurückzuführen sind, präzisieren sich noch einmal im Übergang von der Adoleszenz zum Erwachsenenalter. „Das scheint für kognitive Funktionen und das geordnete Zusammenwirken des Netzwerks im Cortex sehr wichtig zu sein.“ Bei Schizophrenie-​Patienten fanden die Forscher um Uhlhaas die Schwingungen deutlich beeinträchtigt. Sein Fazit: „Es könnte einen Zusammenhang geben zwischen der späten Gehirnentwicklung – sie spiegelt sich unter anderem in veränderten Botenstoffsystemen und der Reifung der neuronalen Schwingungen wider – und dem späten Auftreten der Schizophrenie.“

zum Weiterlesen:

• Kompetenznetz Schizophrenie; URL: http://​www​.kom​pe​ten​znetz​-schiz​o​phre​nie​.de/​r​d​k​n​s​/​i​n​d​e​x.htm [Stand: 2012]; zur Webseite.
• Rapoport, J.L., Gogtay, N.: Childhood onset schizophrenia: support for a progressive neurodevelopmental disorder. International Journal of Developmental Neuroscience. 2011; 29(3):251 – 258 (zum Artikel).
• Uhlhaas P.J., Singer W. Abnormal neural oscillations and synchrony in schizophrenia. Nature Reviews Neuroscience. 2010; 11:100 – 113 (zum Abstract).