Bochum, 12. Dezember 2025:

Am 25. November erschien in Nature Communications ein Bericht von Alexa Mousley et al. aus Cambridge (1) über Untersuchungen zu den kognitiven Trajektorien von 4.216 Menschen von Geburt an bis ins Alter von 90 Jahren. Es wurde mit differenzierten Techniken und Statistiken gefunden, dass sich die kognitiven Fähigkeiten und Prozesse wie Denken, Wahrnehmung und Gedächtnis nicht linear weiter- und fortentwickeln, sondern in vier Phasen, mit Wendepunkten im Alter von 9, 32, 66 und 83 Jahren. Daten von 3.802 Personen konnten in MRI-Diffusionsscans und mit Erfassung neuraler Verbindungen durch E von Wassermolekülen im Gewebe des Gehirns verfolgt werden.

Ergebnisse

Kindheit und Adoleszenz waren Perioden der raschen Reorganisation des Gehirns, während im Erwachsenenalter ein langes Plateau mit struktureller Stabilität bestand. Um die Mitte der Sechziger-Jahre des Lebens entstand eine neue Vernetzung und ein vierter Wendepunkt in der Gehirnstruktur lag im hohen Alter um das 83. Lebensjahr. Nach dem Höhepunkt im Erwachsenenalter fand sich im Gehirn ein schwächeres Netzwerk und die Kognition nahm ab. Auf den zwei Abb. (aus Lit.1) sind diese Phasen und Wendepunkte graphisch ersichtlich.

Im Detail (in englischer Sprache):

From infancy through childhood, our brains are defined by “network consolidation”, as the wealth of synapses – the connectors between neurons – overproduced in a baby’s brain are whittled down, with the more active ones surviving. Across the whole brain, connections rewire in the same pattern from birth until about nine years old.

Meanwhile, grey and white matter grow rapidly in volume, so that cortical thickness – the distance between outer grey matter and inner white matter – reaches a peak, and cortical folding, the characteristic ridges on the outer brain, stabilises.

By the first turning point at nine years old, the brain is experiencing a step-change in cognitive capacity, as well as an increased risk of mental health disorders.

The second “epoch” of the brain, the adolescence era, sees white matter continue to grow in volume, so organisation of the brain’s communications networks is increasingly refined, as measured by the diffusion of water in the scans. This era is defined by the efficiency of connections both within specific regions as well as rapid communication right across the whole brain, which is related to enhanced cognitive performance. “Neural efficiency is as you might imagine, well connected by short paths, and the adolescent era is the only one in which this efficiency is increasing,” said Mousley.                                                       

These developments peak in the early thirties, on average, which is the “strongest topological turning point” of the entire lifespan say researchers.

“Around the age of 32, we see the most directional changes in wiring and largest overall shift in trajectory, compared to all the other turning points,”  “While puberty offers a clear start, the end of adolescence is much harder to pin down scientifically. Based purely on neural architecture, we found that adolescent-like changes in brain structure end around the early thirties.”

At age 32, the longest era, that of adulthood, begins. Brain architecture stabilises compared to previous phases – with no major turning points for thirty years. This corresponds with a “plateau in intelligence and personality” based on other studies, say researchers. They also found “segregation” is more noticeable during this epoch, as regions slowly start to become more compartmentalised.

The turning point at age 66 is far milder, and not defined by any major structural shifts, although researchers still found meaningful changes to the pattern of brain networks on average at around this age.

“The data suggest that a gradual reorganisation of brain networks culminates in the mid-sixties,” said Mousley. “This is probably related to aging, with further reduced connectivity as white matter starts to degenerate. This is an age when people face increased risk for a variety of health conditions that can affect the brain, such as hypertension.

The last turning point comes around age 83, and the final brain structure epoch is entered. While data is limited for this era, the defining feature is a shift from global to local, as whole brain connectivity declines even further, with increased reliance on certain regions.

“Looking back, many of us feel our lives have been characterised by different phases. It turns out that brains also go through these eras,” added senior author Prof Duncan Astle, Professor of Neuroinformatics at Cambridge. “Many neurodevelopmental, mental health and neurological conditions are linked to the way the brain is wired. Indeed, differences in brain wiring predict difficulties with attention, language, memory, and a whole host of different behaviours” “Understanding that the brain’s structural journey is not a question of steady progression, but rather one of a few major turning points, will help us identify when and how its wiring is vulnerable to disruption.”

Zusammenfassung  der Autoren (1)
*Lifespan Rewiring: MRI data revealed five structural brain epochs defined by shifts in neural connectivity at ages 9, 32, 66, and 83.
*Peak Efficiency: Neural efficiency rises throughout adolescence and peaks around age 32, marking the strongest rewiring shift of the lifespan.
*Aging Transition: After midlife, brain networks gradually weaken their global connectivity, increasing vulnerability to cognitive decline.

Kommentar                                                                                                               

Kognitive Trajektorien sind also, wie es der Referent (H.S.) versteht, die „messbaren und modellierbaren Wege der geistigen Entwicklung und Veränderungen über die gesamte Lebenszeit wie Kindheit, Erwachsenenalter, höheres und hohes Alter, oder in Reaktion auf bestimmte Interventionen oder Ereignisse“, wie es heißt. Kognitive Trajektorien beschreiben also Pfade der Veränderungen des Denkens und Verstehens. H.S. (als einem Internisten und Nicht-Spezialisten) stellt sich hier die Frage, was zuerst da war, die Henne oder das Ei?  H.S. meint:  a.) In früher Kindheit und Jugend bis ins Erwachsenenalter formen die Umwelteinflüsse und die Lernprozesse den Aufbau sowie die funktionellen Vorgänge im Gehirn über die Vernetzung der Synapsen- b.) Später,  im höheren bis hohen Alter sind es wohl vordergründig auch pathoanatomische und pathophysiologische Prozesse  wie Arteriosklerose oder metabolische Prozesse, die das Gehirn mit seinen Vernetzungen beeinflussen, mit der Kognition bis hin zur einer Demenz.

Was meinen Sie, liebe Kolleginnen und Kollegen? Korrekturen und Richtigstellungen sowie weitere Erläuterungen sind ausdrücklich erwünscht!

Helmut Schatz