Im Alter werden wir geistig langsamer, es fällt uns zunehmend schwer, Neues zu lernen und Bekanntes abzurufen. Wie heißt gleich der neue Kollege? Wo ist die Brille? Das kommt nicht von ungefähr, denn mit den Jahren nehmen Anzahl und Dichte der Neurone ab, Synapsen gehen verloren und im Gehirn sammeln sich schädliche Proteine an. Dadurch gerät die Signalweiterleitung ins Stocken. Das Arbeitsgedächtnis, das heißt die Fähigkeit, Informationen kurzfristig zu behalten und mental damit zu »jonglieren«, verschlechtert sich sogar schon ab dem frühen Erwachsenenalter. So fällt es manchem 30-Jährigen schwer, beim Memory-Spiel gegenüber Teenagern die Oberhand zu behalten. Die Fülle des semantischen Gedächtnisses (das »Weltwissen«) hingegen erreicht seinen Höhepunkt erst spät im Leben. Daher ist es nicht überraschend, dass der ehemalige Bundeskanzler Helmut Schmidt noch mit mehr als 80 Jahren in Interviews durch Fachwissen und logische Schlussfolgerungen glänzte.

Wie passt das zusammen? Wie können Hirnstrukturen zu Grunde gehen und gleichzeitig geistige Kompetenzen erhalten bleiben? Und warum bauen einige Menschen im Alter mental schneller ab als andere? Antworten auf diese Fragen zu finden, ist eines der dringlichsten Ziele der Neuroforschung.

Eine davon liegt möglicherweise in der »neuronalen Kompensation«: der Fähigkeit des Gehirns, Funktionsverluste auszugleichen, indem es alternative Netzwerke oder Mechanismen nutzt. Hierbei handelt es sich zunächst einmal um ein theoretisches Konzept aus der Psychologie und den kognitiven Neurowissenschaften. Die Idee wird aber zunehmend gestützt durch empirische Arbeiten, in denen man bildgebende Verfahren wie die funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT) und die Elektroenzephalografie (EEG) mit Verhaltenstests kombiniert und die Daten von jungen (beispielsweise bis 35 Jahre) und älteren Erwachsenen (ab 50 Jahren) miteinander vergleicht.

So fand man heraus, dass die Hirnaktivität mit dem Alter eben nicht immer nur ab-, sondern in einigen Teilen des Denkorgans sogar zunimmt. Ein Team um Roberto Cabeza von der Duke University in Durham ließ junge und ältere Freiwillige eine Gedächtnisaufgabe lösen, während diese im PET-Hirnscanner lagen. Wie erwartet, war bei beiden Gruppen während des Abrufs gelernter Wortlisten der präfrontale Kortex (PFC) aktiv. Mit einem Unterschied: Bei den 20- bis 35-Jährigen sowie den älteren »Low-Performern« regte sich nur eine Seite. Bei den betagten »High-Performern« hingegen wurden beide Seiten aktiv, also bei jenen älteren Personen, die eine ähnlich hohe Gedächtnisleistung hatten wie jüngere (siehe »Beidseitig zum Erfolg«).

Das spricht dafür, dass es sich hierbei um eine Kompensation handelt und nicht einfach nur um eine ineffizientere Arbeitsweise. Denn dann wäre ein schlechteres Ergebnis zu erwarten gewesen. Die zusätzliche Nutzung von Hirnressourcen bildet ein Paradebeispiel für neuronale Kompensation und wurde in neueren Folgestudien verschiedener Arbeitsgruppen, einschließlich unserer eigenen, als Modell zur Interpretation ähnlicher Befunde herangezogen.

Geistige Verjüngung auf drei Wegen

Es gibt mindesten drei Mechanismen, mit denen das Gehirn dem altersbedingten Leistungsabfall entgegenzuwirken versucht: Hochregulierung, Selektion und Reorganisation (siehe »Drei Arten der neuronalen Kompensation«). Die Prozesse schließen sich gegenseitig nicht aus, sondern können auch gemeinsam wirken. Trotz wesentlicher Unterschiede existiert zwischen den drei Mechanismen ein verbindendes Element: Bei einer Neurodegeneration verändert sich die Funktionsweise des Denkorgans und hält so gesundes Verhalten und kognitive Prozesse aufrecht.

Bei der Hochregulierung weicht die Stärke der neuronalen Aktivität zwischen jüngeren und älteren Menschen voneinander ab. Mit anderen Worten: Bei einer bestimmten Aufgabe ist dieselbe Hirnregion beteiligt (bei Jung und Alt), bei Senioren ist sie jedoch deutlich aktiver. Dieser Mechanismus ist gut dokumentiert für die Bereiche Wahrnehmung, Gedächtnis und exekutive Funktionen – das heißt für die Fähigkeit, komplexe Aufgaben zu planen und zielgerichtet zu handeln.

Ein weiteres Beispiel für die stärkere Aktivität ist die »fluide Intelligenz«; das ist das Vermögen, abstrakte Probleme zu lösen. Manche Menschen sind auch im späteren Leben noch sehr gut darin, andere bauen hier deutlich ab. Britische Fachleute haben Anfang 2025 insgesamt 223 Erwachsene zwischen 19 bis 87 Jahren mit mehr oder weniger herausfordernden Logikaufgaben konfrontiert und dabei ein MRT angefertigt. Die Probanden sollten aus einer Reihe von vier Symbolen das unpassende auswählen. Hierbei war der Cuneus im Hinterhauptslappen bei den Betagteren aktiver als bei Jüngeren, und das vor allem bei schwierigen Fragen. Dieses Areal hilft dabei, sich auf visuelle Information zu konzentrieren. Womöglich kompensiert der Cuneus das schlechter werdende visuelle Kurzzeitgedächtnis im Alter, lautet das Fazit der Autoren. Dafür spricht, dass eine stärkere Aktivität mit besseren Leistungen in den Tests einherging.

Die Selektion wiederum beschreibt eine Verschiebung der Hirnaktivität. Ein Beispiel ist das Wiedererkennen, das man in Rekollektion und Familiarität unterteilt. Familiarität meint das subjektive Gefühl, beispielsweise eine Person schon einmal gesehen zu haben, während Rekollektion bewusstes Erinnern impliziert (»Das ist Frau Müller aus dem Supermarkt«). Bei Ersterem sind die Erinnerungen ungenauer, der Vorgang ist aber auch weniger aufwändig. Auf neuronaler Ebene basiert Rekollektion auf dem Hippocampus, Familiarität auf dem Parahippocampus. Sander Daselaar, der heute an der Radboud-Universität in Nijmegen forscht, konnte zeigen, dass Ältere beim Wiedererkennen von gelernten Wörtern zwar langsamer reagieren, jedoch nicht schlechter abschneiden als junge Probanden. Sie greifen dabei häufiger auf den Prozess der Familiarität zurück, woran der Parahippocampus beteiligt ist (siehe »Erinnern leicht gemacht«).

Bei der Reorganisation schließlich weicht das Gehirn auf alternative Netzwerke aus. Im Gegensatz zur Selektion steht dieser Weg jungen Erwachsenen offenbar nicht zur Verfügung. Das prominenteste Beispiel wurde anfangs bereits erwähnt: Bei leistungsstarken Seniorinnen und Senioren ist der Abruf aus dem Langzeitgedächtnis mit beidseitiger statt einseitiger Beteiligung des PFC verbunden.

Ein weiterer Fall von Reorganisation tritt beim Sprachverständnis auf. Es bleibt erstaunlich lange erhalten, obwohl im Alter immer mehr Gewebe in sprachrelevanten Regionen verloren geht. Des Rätsels Lösung liegt in einem Wechsel der beteiligten Hemisphären: Im jungen Gehirn liegt das Sprachzentrum vor allem links. Je stärker es von altersbedingtem Gewebeabbau betroffen ist, desto aktiver wird die rechte Seite, wie Fachleute der University of Cambridge 2010 nachwiesen. Neben diesen Beispielen gibt es jedoch kaum Belege aus anderen kognitiven Bereichen und, was sehr bedeutsam ist, für einen direkten Zusammenhang mit struktureller Degeneration.

Gesunder Lebensstil als geistiger Jungbrunnen?

Lässt sich die bemerkenswerte Fähigkeit des Gehirns, sich selbst ein Stück weit jung zu halten, fördern? Vermutlich ja. Denn das Nervensystem ist äußerst anpassungsfähig und wird lebenslang von biologischen, psychologischen und sozialen Faktoren geprägt. Besonders wichtige darunter, die in den letzten Jahren immer wieder im Fokus der Forschung standen, sind körperliche und geistige Fitness, Ernährung, Schlafgewohnheiten und soziale Interaktionen.

Laut einer Vielzahl an Studien beeinflusst körperliche Aktivität unser Gehirn positiv – in erster Linie den Hippocampus und den Parahippocampus, also Regionen, denen eine zentrale Funktion beim Lernen und Gedächtnis zukommt. Dass eine hohe Herz- und Lungenfitness im Alter die Fähigkeit des Gehirns zur Reorganisation fördert, zeigte 2018 ein französisches Team. Die Forscher um Cédric Albinet, heute am Institut National Universitaire Champollion, ließen 19 junge (18 bis 22 Jahre) und 37 betagtere Freiwillige (60 bis 77 Jahre) Aufgaben zum Arbeitsgedächtnis mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden lösen und maßen mittels Nahinfrarotspektroskopie die Hirnaktivität. Zwar schnitten die Senioren bei sehr kniffligen Aufgaben insgesamt schlechter ab und hatten auch einen weniger aktiven präfrontalen Kortex. Die besonders Sportlichen unter ihnen waren jedoch im Vorteil: Schwere Aufgaben lösten sie besser als die unsportlichen Probanden, wobei beide Seiten ihres PFC verstärkt aktiv waren.

Geringe körperliche Fitness und niedrige kognitive Fähigkeiten im jungen Erwachsenenalter hingegen erhöhen das Risiko für Alzheimer und leichte kognitive Beeinträchtigung in späteren Jahren. In diesem Zusammenhang ebenfalls nicht zu vernachlässigen ist das Maß an sozialer Interaktion: Isolation lässt die graue Substanz in verschiedenen Hirnregionen schrumpfen (inklusive des Hippocampus) und steigert das Demenzrisiko, wie neuere Studien nahelegen.

Theoretisch betrachtet könnten die genannten Faktoren entweder als »neuronale Ressourcen« oder »neuronale Belastungen« wirken. Während Ressourcen geistige Betätigung, Ernährung, körperliche Fitness oder Schlaf umfassen, gehören zu den Belastungen beispielsweise Stress oder Neurotoxine wie Alkohol oder Nikotin. Inwiefern sie die funktionelle Kompensation beeinflussen, hängt wahrscheinlich stark von der Plastizität des Gehirns ab – der Fähigkeit, sich durch Lernen, Erfahrung oder nach Verletzungen anzupassen und zu verändern.

Moleküle, die hier eventuell eine Rolle spielen und sich messtechnisch erfassen lassen, sind drei Wachstumsfaktoren: BDNF, IGF-1 und VEGF (der brain derived neurotrophic factor, der insulinähnliche Wachstumsfaktor Typ 1 sowie der vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor). Alle drei Proteine wurden bereits mit körperlicher Fitness, Hirnplastizität und kognitiver Leistung assoziiert. Auch Stoffwechselmarker, die mit körperlicher Gesundheit in Zusammenhang stehen, wie das C-reaktive Protein (CRP, Bestandteil des Immunsystems) und das schilddrüsenstimulierende Hormon TSH, könnten dafür wichtig sein. So werden abnormale CRP- und TSH-Werte mit einer verminderten neuronalen Anpassungsfähigkeit im Alter und einem höheren Risiko für kognitive Beeinträchtigungen in Verbindung gebracht (siehe »Einflussfaktoren«)

Kipppunkt zum Krankhaften

Gesundes Altern ist ein Entwicklungsprozess ohne schwer wiegende gesundheitliche Probleme. In diesem Fall passen sich ältere Menschen erfolgreich neuen Herausforderungen an, und zwar trotz neurodegenerativer Vorgänge in ihrem Gehirn. Sobald der Hirnabbau aber einen kritischen Schwellenwert überschreitet und die neuronale Kompensation deshalb zusammenbricht, könnte der Kipppunkt von gesundem zu pathologischem Altern erreicht sein. Dann gerät die Plastizität des Denkorgans möglicherweise ins Stocken, zudem verschlimmern Entzündungsprozesse bestehende Schäden.

Empirische Belege für diese Annahme gibt es derzeit noch kaum, vor allem deshalb, weil pathologisches Altern kein einheitlicher Prozess ist. Vielmehr umfasst es verschiedenste Erkrankungen, die durch diverse mentale Beeinträchtigungen charakterisiert sind. Besonders häufig sind Alzheimer, Morbus Parkinson und altersbedingte Depressionen sowie andere Leiden, die mit chronischen Schmerzen verbunden sind.

Bei der Alzheimerdemenz, die sich hauptsächlich durch Gedächtnisprobleme und ausgeprägte Neurodegeneration äußert, kann man ein interessantes Phänomen beobachten: Schon vor dem Auftreten deutlicher klinischer Symptome fahren manche Hirnregionen ihre Aktivität hoch – was auf neuronale Kompensation hindeutet. So fanden Fachleute der Harvard Medical School in Boston bei Menschen mit milden kognitiven Einschränkungen, die positiv auf den Alzheimer-Marker Beta-Amyloid getestet worden waren, eine erhöhte Aktivierung im Hippocampus. Doch im Verlauf der Erkrankung kippt das System und die Hirnaktivität nimmt ab. In Übereinstimmung damit konnte ich gemeinsam mit Marthe Mieling und anderen Kollegen 2023 nachweisen, dass das basale Vorderhirn (wo der Hirnabbau bei Alzheimer seinen Ausgang nimmt) im Verlauf der Erkrankung immer inaktiver wird.

Bei Morbus Parkinson gehen Dopamin produzierende Nervenzellen in den Basalganglien und der Substantia nigra zu Grunde. Dadurch haben die Betroffenen zunehmend Schwierigkeiten mit Bewegungen, entwickeln aber häufig auch kognitive Probleme. Typisch sind Defizite im Arbeitsgedächtnis, weil dieses stark von dem Neurotransmitter Dopamin abhängt. Was Studien zeigen: Bei Betroffenen mit kognitiven Leistungen auf einem normalen Niveau sind etwa die Basalganglien während des Lösens von Arbeitsgedächtnis-Aufgaben aktiver als bei Gesunden, was auf neuronale Kompensation hinweist. In anderen Arbeiten wie etwa einer Untersuchung der RWTH Aachen gingen spezifische motorische und kognitive Beeinträchtigungen bei Parkinson sehr wohl mit reduzierter Aktivität in aufgabenrelevanten Hirnarealen einher. Ähnlich wie bei der Alzheimerdemenz legen diese Ergebnisse daher nahe, dass ein Zusammenbruch neuronaler Kompensation im Verlauf der Parkinsonerkrankung charakteristisch sein könnte.

Was bleibt zu tun?

Hoffentlich verstehen wir in Zukunft besser, wie sich Lebensstil, Stoffwechsel sowie Hirnplastizität auf die neuronale Kompensation auswirken und zu gesundem Altern beitragen. Jüngste methodische Fortschritte können dabei helfen. Insbesondere das MRT-basierte Multi-Parameter-Mapping und in zunehmendem Maß die Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) ermöglichen einen detaillierten Einblick in die Feinstruktur des Hirngewebes. Beispielsweise sagen der Eisenspiegel und der Myelingehalt im ventralen Striatum (einem Teil der Basalganglien) etwas über die Gedächtnisleistung im alternden Gehirn voraus.

Interdisziplinäres Fachwissen, das Psychologie, kognitive Neurowissenschaften, Medizin sowie Computerwissenschaften vereint, könnte unser Verständnis von gesundem und pathologischem Altern entscheidend voranbringen. Langfristiges Ziel sollte sein, gesundheitsfördernde Maßnahmen zu entwickeln, die sich auf die gesamte Lebensspanne beziehen. Diese sind angesichts des demografischen Wandels in den westlichen Gesellschaften und der damit verbundenen Zunahme an altersbedingten Beeinträchtigungen und Gesundheitskosten von größter Bedeutung.