Der altersabhängige Kurvenverlauf der Gehirnentwicklung mit besonderer Widmung der Zahlenverarbeitung.

Abstract

Ziel der Dissertation war es, in einer größeren Population sowohl global als auch regionsspezifisch, altersabhängige Verhältnisse von grauer und weißer Substanz zu vergleichen, um so ein vollständigeres Bild der Gehirnreifung zu erhalten. Die Vorgängerstudie von Axel Neuhaus (2017) konzentrierte sich auf strukturelle Veränderungen in Kinder- und Jugend-Gehirnen; nun wollten wir den altersabhängigen Kurvenverlauf der Gehirnentwicklung bis in die Adoleszenz und ins junge Erwachsenenalter weiterverfolgen. Bezüglich der regionsspezifischen Gehirnentwicklung fokussierten wir uns neben anderen Arealen besonders auf Zentren des räumlich-numerischen Denkens. In dieser Querschnitts-Entwicklungsstudie wurden die Magnetresonanztomographie- und Verhaltensdaten von 316 Probanden gesammelt und später mittels Anwendung von Voxel-basierter Morphometrie analysiert. Global erwarteten wir eine stetig fortlaufende Veränderungsdynamik des Gehirns, doch wenn auf spezifische Regionen fokussiert, unterschiedliche Entwicklungsdynamiken. Weiterhin gingen wir davon aus, dass strukturelle Veränderungen, die die Ausreifung bestimmter Gehirnareale markieren, zu einer Verbesserung der dazugehörigen Fähigkeiten führen. In den untersuchten Gehirnen fanden wir altersabhängig global eine Zunahme an weißer, und gleichzeitig eine Abnahme an grauer Substanz. Zusammengefasst weisen unsere Verteilungskurven darauf hin, dass strukturelle Reifungsprozesse mindestens bis ins junge Erwachsenenalter fortbestehen. Gegenüber den global-strukturellen Veränderungen zeigt sich bei Beobachtung von einzelnen Gehirnregionen teilweise eine asynchrone Dynamik. Zudem konnte im Verlauf der Ausreifung von Zentren des numerischen Denkens eine Steigerung der mathematischen Performanz gemessen werden.

One of the main aims of this dissertation was to compare globally and regionally age- related grey and white matter changes within a bigger population, in order to get a better understanding of the maturational processes of the brain. The previous study of Axel Neuhaus (2017) concentrated on structural changes of children and teenager brains; with our study we wanted to continue exploring these age-dependant changes into adolescence and early adulthood. With regards to regional changes, we focussed particularly on hubs of spatial and numerical processing. In this cross-sectional developmental study, Magnetic Resonance Imaging and behavioural data of 316 subjects was collected and later analysed using Voxel-based morphometry. I anticipated globally a steady and continuous change of brain matter, but when looking at regional changes specifically, somewhat different dynamics. In addition, I expected that structural changes which indicate the maturation of these cerebral areas lead to improvement of the associated abilities. Globally, we found age-related a white matter increase and concomitant grey matter decrease. In conclusion, our results indicate that structural maturation processes continue at least until adolescence and early adulthood. Regional structural changes show to some extent asynchronous dynamics and stand in contrast to steady global changes. Throughout the maturation of spatial and numerical centres we further observed an increase in the mathematical performance of our subjects.