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Der Psychologe Peter Uhlhaas interessiert sich vor allem dann für das Gehirn, wenn es aus dem Takt gerät; etwa bei Schizophreniekranken. Die Probanden in Uhlhaas' aktueller Studie aber sind allesamt ganz normal - so normal jedenfalls, wie man eben sein kann mit 15, 16 Jahren.

Reihenweise bestellt der Wissenschaftler vom Frankfurter Max-Planck-Institut für Hirnforschung Gymnasiasten ins "Brain Imaging Center" der Universität ein. Er klebt ihnen Elektroden auf Stirn und Wangen, zur Messung der Augenbewegungen.

Dann setzen sich die Jugendlichen auf eine Art Zahnarztstuhl, und ihre Köpfe verschwinden in einer Röhre, die aussieht wie eine zu groß geratene Trockenhaube - das Herzstück des sogenannten Magnetenzephalografen (MEG). Hochempfindliche Sensoren messen jene Magnetfelder, die von den Hirnströmen erzeugt werden: Das MEG kann Vorgänge im Gehirn sichtbar machen, die sich innerhalb von Tausendstel Sekunden abspielen.

Uhlhaas untersucht funktionale Netzwerke: jene Verbünde von Nervenzellen, die bei bestimmten geistigen Aufgaben im Gleichtakt feuern, obwohl sie räumlich getrennt in verschiedenen Zentren des Hirns angesiedelt sind. Diese neuronale Synchronisation ist eine wichtige Voraussetzung für höhere Hirnfunktionen wie etwa das Erkennen von Gesichtern.

So setzte Uhlhaas Probanden verschiedener Altersstufen - von sechs Jahren bis ins Erwachsenenalter - vor verfremdete Gesichter und zeichnete die Hirnströme auf. Ergebnis: Je älter die Versuchsteilnehmer waren, umso treffsicherer erkannten sie die Gesichter; und die Nervenzellen wiesen zudem koordinierte und hochfrequente Schwingungen auf. Nur eine Gruppe fiel aus dem Raster: Bei Jugendlichen zwischen 15 und 17 Jahren, in der Hochphase der Adoleszenz also, beobachtete Uhlhaas völlig chaotische, weniger synchronisierte Ausschläge.

Nicht das Kind spielt verrückt, sondern seine kleinen grauen Zellen

Im Teenagerhirn, so scheint es, herrscht heilloses Durcheinander. Für Eltern rebellischer Heranwachsender dürfte das eine Nachricht zum Durchatmen sein: Nicht das Kind spielt verrückt, sondern seine kleinen grauen Zellen.

Der Zunft der Hirnforscher erwächst daraus seit einigen Jahren ein ganz neues Forschungsfeld. In seiner Schülerstudie etwa untersucht Psychologe Uhlhaas Jugendliche kurz vor, während und kurz nach der Pubertät; mit komplizierteren Tests als bei der Gesichtserkennung will er seine Befunde untermauern. "Man hat lange geglaubt, dass das menschliche Gehirn mit etwa zwölf Jahren ausgereift ist", erklärt der Wissenschaftler: "In Wahrheit vollzieht sich danach noch einmal ein gewaltiger Wandel."

Dass gerade ein Schizophrenieforscher wie Uhlhaas die Pubertät für sich entdeckt hat, ist kein Zufall: Viele psychische Krankheiten bahnen sich im Jugendalter an. Die Schizophrenie ist nur ein Beispiel - auch für den Beginn von Depressionen, Essstörungen oder Angsterkrankungen ist die Adoleszenz die kritische Phase. Kaum je ist das Gehirn verletzlicher als in dieser Zeit der Generalüberholung.

"Es ist offensichtlich, dass in der Umbauphase des Gehirns während der Adoleszenz der Schlüssel zu vielen Krankheiten liegt", erklärt Wissenschaftler Uhlhaas. "Ich finde es erstaunlich, dass man nicht früher darauf gekommen ist."

Das mag auch daran liegen, dass die Wissenschaft erst nach und nach versteht, wie gewaltig die Renovierungsarbeiten tatsächlich sind. Nicht nur die Kommunikation zwischen den Nervenzellen verändert sich während der Pubertät - das ist der Teil des Puzzles, den Uhlhaas mit seinen MEG-Studien untersucht. Auch anatomisch wird das Teenagergehirn noch einmal runderneuert. Und wichtige Transmittersysteme (wie etwa das des Botenstoffs Dopamin, der im körpereigenen Belohnungssystem eine Rolle spielt) reifen erst während der Adoleszenz vollständig aus.

Bilder vom jugendlichen Hirn offenbaren eine Baustelle von verblüffendem Ausmaß

Wohl kein Forscher kennt die Architektur des heranwachsenden Gehirns so gut wie der US-Psychiater Jay Giedd. Tausende Teenager hat der bärtige Wissenschaftler mittlerweile in seine Kernspintomografen am National Institute of Mental Health in Bethesda, Maryland, geschoben und ihre Köpfe durchleuchtet. Seine 3D-Bilder vom jugendlichen Hirn offenbaren eine Baustelle von verblüffendem Ausmaß.

So konnte Giedd als Erster zeigen, dass die graue Substanz - sie bildet die Nervenzellen der Großhirnrinde - in den Jahren vor der Pubertät einen immensen Wachstumsschub erlebt, den zweiten nach dem Kleinkindalter.

Doch mit Beginn der Pubertät, fand Giedd, sterben Milliarden dieser Zellen und Kontaktstellen wieder ab. Bis zu 30.000 Nervenverbindungen gehen bei diesem Ausleseverfahren zugrunde - pro Sekunde! Entsorgt werden vor allem jene, die selten gebraucht werden: "Use it or lose it" heißt die Devise. Offenbar trennt sich das Gehirn von Störendem, um fit zu werden für die Herausforderungen des Erwachsenenlebens.

Was Ballast ist und was nicht, bestimmt der Lebenswandel, glaubt Giedd: "Ihr entscheidet selbst über die permanenten Verschaltungen in eurem Gehirn", predigt er seinen Probanden und wird durchaus moralisch: "Wollt ihr es durch Sport zur Reifung bringen, durch das Spielen eines Musikinstruments oder durch das Lösen mathematischer Aufgaben? Oder indem ihr auf der Couch vor dem Fernseher liegt?"

Zeitgleich mit dem Schwund der grauen Zellen, auch das zeigen Giedds Bilder, greift die sogenannte weiße Substanz des Gehirns gewaltig Raum. Sie stellt die fettreichen Myelinscheiden, die sich wie eine Isolierschicht um die Nervenkabel schmiegen und deren Leistung verbessern. Eine myelinisierte Faser leitet die Impulse der Nervenzellen ungleich schneller als eine ohne Fetthülle. Das jugendliche Gehirn steigert seine Rechenleistung bis zu 3000fach.

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• 1. Teil: Nebel hinter der Stirn
• 2. Teil: Streitlust, Risikofreude, Abgrenzung von den Alten