Entwicklungsbedingte morphologische Gehirnveränderungen und ihre funktionellen Auswirkungen auf die räumliche Zahlenverarbeitung

Abstract

This study examines age-related changes in grey and white matter in subjects aged eight to 20 years and their consequences on skills required at school. Therefore, 137 children underwent an MRI scan during which VBM as well as fMRI data were acquired. I expected a grey matter reduction with increasing age especially in frontal and parietal regions, activation in these areas induced by school exercises and an impact of anatomic changes on exercise performance. Results showed grey matter reduction in favour of white matter with increasing age in inferior frontal gyrus, superior parietal lobule, intraparietal sulcus and middle temporal gyrus closely to superior and middle temporal sulcus. Activation induced by school exercises was found especially in superior parietal lobule and frontal and occipital areas. Linking morphology and function, the following correlations emerged: A reduction of grey matter in left superior parietal lobule had a functional impact on mental rotation performance, whereas similar right-hemispheric changes affected number processing.

Diese Studie untersucht die altersabhängigen Veränderungen der grauen und weißen Gehirnsubstanz im Altersgefüge von acht bis 20 Jahren und deren Auswirkungen auf die schulische Performanz. Zu diesem Zweck nahmen 137 Kinder an einer MRT-Messung teil, bei der sowohl VBM- als auch fMRI-Daten erhoben wurden. Ich erwartete eine Reduktion der grauen Substanz mit zunehmendem Alter vor allem in frontalen und parietalen Arealen, eine Aktivierung innerhalb dieser Areale durch schulische Aufgaben und eine Auswirkung der anatomischen Veränderungen auf die Performanz bei diesen Aufgaben. Die Ergebnisse zeigten eine Abnahme der grauen bei gleichzeitiger Zunahme der weißen Substanz mit voranschreitendem Alter vorwiegend im Inferioren Frontalgyrus, im Superioren Parietallappen, im Intraparietalsulcus sowie im mittleren Temporalgyrus in unmittelbarer Nähe zum Superioren und Mittleren Temporalsulcus. Eine Aktivierung durch schulische Aufgaben war insbesondere im Superioren Parietallappen und in frontalen und okzipitalen Arealen zu verzeichnen. Bei der Verknüpfung zwischen Morphologie und Funktion stellten sich folgende Zusammenhänge heraus: Eine Reduktion der grauen Substanz im linken Superioren Parietallappen wirkt sich funktionell auf die Performanz bei der mentalen Rotation aus, während sich entsprechende Veränderungen rechtshemisphärisch auf die Performanz bei der Zahlenverarbeitung auswirkten.