Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.

Energiehunger: Wie das Hirn das Wachstum von Kindern bremst

Das Gehirn des Menschen verbraucht derart viel Energie, dass Homo sapiens deutlich langsamer wächst als andere Säuger. Jetzt haben Forscher berechnet, dass der Hunger des Denkorgans in der Kindheit noch größer ist als bisher vermutet.

Menschliches Gehirn: Energiehungriges Organ Zur Großansicht
Corbis

Menschliches Gehirn: Energiehungriges Organ

Hamburg - Der Mensch wächst im Verhältnis zu Affen und anderen Säugetieren relativ langsam, weil sein Gehirn sehr viel Energie braucht. Diese lange gehegte Vermutung haben amerikanische Forscher nun mit Daten unterfüttert. Das Team um Christopher W. Kuzawa von der Northwestern University in Evanston im US-Bundesstaat Illinois fand heraus, dass der Energiebedarf des Gehirns dann am höchsten ist, wenn das Wachstum des Körpergewichts am geringsten ist: mit vier bis fünf Jahren. In dieser Phase benötigt das Gehirn etwa 43 Prozent der Energie des gesamten Körpers, schreiben die Wissenschaftler im Fachjournal "Proceedings of the National Academy of Sciences". Das sei mehr als das Doppelte des Energiebedarfs des erwachsenen Gehirns.

Das langsame Wachstum junger Menschen gleiche eher dem von Reptilien als dem von Säugetieren, schreiben die Forscher. "Als Menschen haben wir viel zu lernen, und dieses Lernen braucht ein komplexes und energiehungriges Gehirn", erklärt Kuzawa laut einer Pressemitteilung seiner Universität. "Ab einem bestimmten Alter wird es schwierig, das Alter kleiner Kinder an ihrer Größe einzuschätzen. Stattdessen muss man hören, was sie sagen, und ihr Verhalten beobachten." Der Grund dafür sei, dass das Körperwachstum fast zum Stillstand komme, wenn das Gehirn erhebliche Mengen der Energie aus der Nahrung aufzehre.

Auffällig sei, dass der Energiebedarf nicht dann am größten ist, wenn das Gehirn das größte Volumen im Vergleich zum Körper habe - das wäre nämlich direkt nach der Geburt der Fall. Der Energiebedarf des jungen Gehirns sinkt auf einen Tiefststand etwa ein halbes Jahr nach der Geburt. Mit etwa vier Jahren erreicht es den höchsten Energiebedarf im Verhältnis zum Körper, mit fünf Jahren den höchsten Energiebedarf überhaupt.

Im Altersbereich zwischen einem halben Jahr und 13 Jahren ist der Energieverbrauch des Gehirns umgekehrt proportional zur Gewichtszunahme von Jungen. Bei Mädchen endet dieser Zusammenhang den Forschern zufolge schon mit etwa elf Jahren, weil die Pubertät früher einsetzt.

Energiebedarf anhand von Zuckerverbrauch ermittelt

In früheren Studien sei der Energiebedarf des Gehirns anhand des Sauerstoffverbrauchs ermittelt worden, schreibt das Team um Kuzawa. Die Forscher wählten nun einen anderen Weg: Sie verglichen erstmals den Energiebedarf in Form von Glukose (Einfachzucker) mit dem Wachstum des Körpergewichts.

Der Glukoseverbrauch war in einer früheren Studie mithilfe der Positronen-Emissions-Tomografie (PET) an 36 Personen, vom Säugling bis zum Erwachsenen, ermittelt worden. Die Daten für die Entwicklung des Gehirnvolumens entstammen wiederum einer Untersuchung per Magnetresonanztomografie mit 402 Personen in diesem Altersbereich. Auch für weitere Daten griff das Team auf vorhandenes Material zurück.

Bis zu 30 Prozent der verbrauchten Glukose dienten etwa bei Fünfjährigen nicht der Energiegewinnung, sondern würden für die Herstellung von Proteinen benötigt, die mit dem Aufbau von Synapsen zwischen den Nervenzellen in Verbindung stehen. Der Energiebedarf des Kindergehirns sei deshalb bisher unterschätzt worden, schreiben Kuzawa und Kollegen.

mbe/dpa

Diesen Artikel...

© SPIEGEL ONLINE 2014
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH



Kurzer Wegweiser durch das Gehirn
Gehirn: Steuerzentrale des Körpers
Als Gehirn bezeichnet man den im Kopf gelegenen Abschnitt des Nervensystems, der die zentrale Steuerungszentrale des Körpers bildet. Bei höher entwickelten Tieren bildet das Gehirn zusammen mit dem Rückenmark das Zentralnervensystem. In ihm sind die Sinneszentren und übergeordnete Schaltzentren (Koordinations- und Assoziationszentren) zusammengefasst. Es ist für die Ausbildung komplizierter Handlungsabläufe, für die Fähigkeit des Gedächtnisses und für die Ausprägung von Denken, Gefühlen, Bewusstsein und Intelligenz verantwortlich.
Gehirnteile: Vorderhirn, Mittelhirn, Rautenhirn
Das menschliche Gehirn und auch das Gehirn vieler Tiere ist in drei Hauptteile gegliedert: Vorderhirn, Mittelhirn und Rautenhirn. Schon bei niederen Wirbeltieren entstehen aus dem Vorderhirn (Prosencephalon) das der Nase zugeordnete Endhirn (Großhirn) und das den Augen zugeordnete Zwischenhirn. Das Mittelhirn (Mesencephalon) bleibt ungegliedert erhalten. Das Rautenhirn (Rhombencephalon) gliedert sich weiter auf in das Hinterhirn mit dem Kleinhirn und der Brücke sowie in das verlängerte Mark, das den Übergang zum Rückenmark bildet. Mit zunehmender Höherentwicklung vergrößern sich die Teile und differenzieren sich weiter.
Großhirn: Spezialität des menschlichen Gehirns
Speziell für das menschliche Gehirn ist die Größe und Komplexität des Großhirns. Die Faltung seiner Oberfläche bewirkt eine enorme Oberflächenvergrößerung, so dass es die übrigen Hirnteile überwölbt. Das Großhirn ist das Zentrum für unsere geistigen und seelischen Fähigkeiten und damit für die komplexesten Gehirnleistungen. Es besteht aus zwei Hälften (Hemisphären), die durch ein dickes Bündel Nervenfasern, den sogenannten Balken, miteinander verbunden sind.
Großhirnrinde: Sitz der "grauen Zellen"
Die äußere Schicht des Großhirns wird als Großhirnrinde (Cortex cerebri, kurz Cortex) bezeichnet. Sie ist nur etwa zwei bis fünf Millimeter dick und enthält die erstaunliche Menge von 10 bis 14 Milliarden Nervenzellen. Wenn Gehirne in Formalin haltbar gemacht werden, sieht die Großhirnrinde grau aus. Sie wird deshalb auch als graue Substanz bezeichnet und umgangssprachlich spricht man oft von "grauen Zellen". Der übrige Teil des Großhirns besteht aus Nervenfasern, welche die Nervenzellen mit anderen Hirnteilen verbinden. Dieser Teil wird auch als weiße Substanz bezeichnet.

Fotostrecke
Gehirn in 3D: Brodmann-Areale waren gestern


Der kompakte Nachrichtenüberblick am Morgen: aktuell und meinungsstark. Jeden Morgen (werktags) um 6 Uhr. Bestellen Sie direkt hier: