Eine verbesserte Lernumgebung in den ersten fünf Lebensjahren prägt das Gehirn auf eine Weise, die vier Jahrzehnte später offensichtlich wird, sagen Wissenschaftler der Virginia Tech und der University of Pennsylvania, die in der Juni-Ausgabe des Journal of Cognitive Neuroscience schreiben.

Die Forscher verwendeten strukturelle Bildgebung des Gehirns, um die Auswirkungen der sprachlichen und kognitiven Stimulation auf die Entwicklung ab einem Alter von sechs Wochen bei Säuglingen zu erkennen. Der Einfluss einer angereicherten Umgebung auf die Gehirnstruktur wurde früher in Tierstudien nachgewiesen, aber dies ist die erste experimentelle Studie, die ein ähnliches Ergebnis beim Menschen gefunden hat.

"Unsere Forschung zeigt einen Zusammenhang zwischen der Gehirnstruktur und fünf Jahren qualitativ hochwertiger, pädagogischer und sozialer Erfahrungen", sagte Craig Ramey, Professor und angesehener Forschungswissenschaftler am Fralin Biomedical Research Institute am VTC und Hauptforscher der Studie. "Wir haben gezeigt, dass bei schutzbedürftigen Kindern, die anregende und emotional unterstützende Lernerfahrungen erhalten haben, im mittleren Alter statistisch signifikante Veränderungen der Gehirnstruktur auftreten."

Die Ergebnisse stützen die Idee, dass die frühe Umgebung die Gehirnstruktur von Personen beeinflusst, die mit sozioökonomischen Herausforderungen mit mehreren Risiken aufwachsen, sagte Martha Farah, Direktorin des Zentrums für Neurowissenschaften und Gesellschaft bei Penn und Erstautorin der Studie.

"Dies hat aufregende Auswirkungen auf die Grundlagenforschung der Gehirnentwicklung sowie auf Theorien der sozialen Schichtung und Sozialpolitik", sagte Farah.

Die Studie folgt Kindern, die kontinuierlich am Abecedarian Project teilgenommen haben, einem Frühinterventionsprogramm, das 1971 von Ramey in Chapel Hill, North Carolina, initiiert wurde, um die Auswirkungen von Bildungs-, Sozial-, Gesundheits- und Familienunterstützungsdiensten auf Hochrisikokinder zu untersuchen.

Sowohl die Vergleichs- als auch die Behandlungsgruppe erhielten zusätzliche Gesundheitsfürsorge-, Ernährungs- und Familienunterstützungsdienste; Ab einem Alter von sechs Wochen erhielt die Behandlungsgruppe jedoch auch fünf Jahre lang an fünf Tagen in der Woche und 50 Wochen im Jahr qualitativ hochwertige pädagogische Unterstützung.

Beim Scannen waren die Teilnehmer der Abecedarian-Studie Ende 30 bis Anfang 40 und boten den Forschern einen einzigartigen Einblick in die Auswirkungen von Kindheitsfaktoren auf das Gehirn von Erwachsenen.

"Die Menschen kennen im Allgemeinen die potenziell großen Vorteile der Früherziehung für Kinder aus sehr ressourcenarmen Verhältnissen", sagte die Co-Autorin Sharon Landesman Ramey, Professorin und angesehene Forschungswissenschaftlerin am Fralin Biomedical Research Institute. „Die neuen Ergebnisse zeigen, dass biologische Effekte mit den vielen Verhaltens-, Sozial-, Gesundheits- und wirtschaftlichen Vorteilen einhergehen, über die im Abecedarian-Projekt berichtet wurde. Dies bestätigt die Idee, dass positive frühe Lebenserfahrungen durch eine Kombination von Verhaltens-, Sozial- und Gehirnpfaden zu einer späteren positiven Anpassung beitragen.“

Bei Nachuntersuchungen wurden im Fralin Biomedical Research Institute Human Neuroimaging Lab strukturelle MRT-Scans der Gehirne von 47 Studienteilnehmern durchgeführt. Von diesen waren 29 Personen in der Gruppe, die die pädagogische Bereicherung erhielt, die sich auf die Förderung von Sprache, Kognition und interaktivem Lernen konzentrierte.

Die anderen 18 Personen erhielten die gleichen robusten Gesundheits-, Ernährungs- und Sozialleistungen, die der pädagogischen Behandlungsgruppe zur Verfügung gestellt wurden, und erhielten die gleiche gemeinschaftliche Kinderbetreuung oder andere Lernangebote ihrer Eltern. Die beiden Gruppen waren in Bezug auf eine Vielzahl von Faktoren wie Müttererziehung, Kopfumfang bei der Geburt und Alter beim Scannen gut aufeinander abgestimmt.

Bei der Analyse der Scans untersuchten die Forscher die Gehirngröße als Ganzes, einschließlich des Kortex, der äußersten Schicht des Gehirns, sowie fünf Regionen, die aufgrund ihres erwarteten Zusammenhangs mit der Stimulation der Sprache und der kognitiven Entwicklung der Kinder durch die Intervention ausgewählt wurden.

Dazu gehörten der linke vordere Gyrus frontalis und der linke obere Gyrus temporalis, die für die Sprache relevant sein können, und der rechte vordere Gyrus frontalis und der bilaterale vordere cinguläre Kortex, die für die kognitive Kontrolle relevant sind. Ein Fünftel, der bilaterale Hippocampus, wurde hinzugefügt, weil sein Volumen häufig mit Widrigkeiten im frühen Leben und sozioökonomischem Status verbunden ist.

Die Forscher stellten fest, dass diejenigen in der Behandlungsgruppe der frühen Bildung eine größere Größe des gesamten Gehirns, einschließlich des Kortex, aufwiesen.

Laut Read Montague, Professor und Direktor des Human Neuroimaging Lab und der Abteilung für Computerpsychiatrie am Fralin Biomedical Research Institute, und Terry Lohrenz, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Mitglied des Human Neuroimaging des Instituts, erschienen mehrere spezifische kortikale Regionen ebenfalls größer Labor.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass die Ergebnisse der Gruppeninterventionsbehandlung für das Gehirn bei Männern wesentlich höher waren als bei Frauen. Die Gründe dafür sind nicht bekannt und überraschten, da sowohl die Jungen als auch die Mädchen im Allgemeinen vergleichbar positive Verhaltens- und Bildungseffekte aus ihrer frühen bereicherten Bildung zeigten. Die aktuelle Studie kann die Geschlechtsunterschiede nicht ausreichend erklären.

„Als wir dieses Projekt in den 1970er Jahren starteten, wusste die Branche mehr über die Bewertung von Verhalten als über die Bewertung der Gehirnstruktur“, sagte Craig Ramey. „Aufgrund der Fortschritte in der Neuroimaging-Technologie und durch enge interdisziplinäre Zusammenarbeit konnten wir strukturelle Merkmale des Gehirns messen. Der präfrontale Kortex und die mit der Sprache verbundenen Bereiche waren definitiv betroffen; und unseres Wissens ist dies der erste experimentelle Beweis für einen Zusammenhang zwischen bekannten frühen Bildungserfahrungen und langfristigen Veränderungen beim Menschen.“

„Wir glauben, dass diese Ergebnisse eine sorgfältige Prüfung erfordern und den Wert der Gewährleistung eines positiven Lernens und einer sozial-emotionalen Unterstützung für alle Kinder weiter unterstützen - insbesondere, um die Ergebnisse für Kinder zu verbessern, die in den ersten Lebensjahren anfällig für unzureichende Stimulation und Betreuung sind. Sagte Craig Ramey.

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Die Studie wurde durch ein Principal Research Fellowship des Wellcome Trust, Virginia Tech, des School of Arts and Sciences Research Fund der University of Pennsylvania und des William N. Sternberg Fund for Human Information-Processing Research unterstützt.

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Quelle: https://bioengineer.org/scientists-say-active-early-learning-shapes-the-adult-brain/