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Das Kleinhirn entwickelt sich nach einer Frühgeburt anders
Das Kleinhirn wächst im letzten Schwangerschaftsdrittel besonders schnell und ist später auch für Bewegung, Sprache und Lernen wichtig. Eine neue Untersuchung zeigt Unterschiede in der Reifung seines Nervengewebes zwischen früh und termingeborenen Kindern, selbst wenn sie rechnerisch dasselbe Entwicklungsalter erreicht haben. Dahinter stehen offenbar verschiedene biologische Zeitpläne einzelner Nervenzelltypen.
Washington (U.S.A.). Das letzte Drittel einer Schwangerschaft ist für das Kleinhirn eine Phase besonders schnellen Wachstums. In dieser Zeit bilden Nervenzellen weitreichende Fortsätze aus, und ihre Verschaltung verändert sich. Bei einer Frühgeburt findet ein Teil dieser Entwicklung außerhalb des Mutterleibs statt.
Frühgeborene haben später häufiger Schwierigkeiten mit Bewegungsabläufen, Sprache oder Lernen, auch wenn keine sichtbare Hirnverletzung vorliegt. Bisher war unklar, ob das Kleinhirn nach einer frühen Geburt lediglich verzögert wächst oder ob seine Nervenzellen einen anderen Entwicklungsverlauf einschlagen. Besonders wichtig ist dabei die Unterscheidung zwischen dem Lebensalter nach der Geburt und dem Alter, das sich aus Schwangerschaftsdauer und Lebenszeit zusammen ergibt.
Forscher des Children’s National Hospital um Dr. Panagiotis Kratimenos haben dafür Untersuchungen lebender Kinder mit der Analyse von Gehirngewebe kombiniert. Nach Angaben der beteiligten Klinik flossen Hirnaufnahmen und Entwicklungsdaten von 176 Säuglingen sowie Gewebeproben von 83 früh und termingeborenen Kindern ein. Die Forschung verband Bildgebung mit der räumlichen Analyse von Genaktivität und einer computergestützten Auswertung der Gewebestruktur.
So ließ sich nicht nur das Wachstum des Kleinhirns verfolgen, sondern auch erkennen, welche Zellgruppen in welchen Entwicklungsstadien stehen. Die Analysen betrafen unter anderem die Reifung von Nervenzellen, die für die Organisation der kleinhirneigenen Schaltkreise wichtig sind. Der Ansatz sollte erklären, warum die äußerlich messbare Größe eines Gehirnareals nicht unbedingt seine biologische Reife widerspiegelt.
„Wir begannen mit einer praktischen klinischen Frage, nicht einer reinen Laborfrage“, erklärt Dr. Vittorio Gallo von Seattle Children’s.
Die Bilddaten zeigen einen Zusammenhang zwischen früherem Geburtszeitpunkt und geringerem Kleinhirnvolumen. Die Klinik beziffert den Unterschied auf etwa 230 Kubikmillimeter pro zusätzlicher Woche, die ein Kind vor dem errechneten Geburtstermin außerhalb des Mutterleibs verbracht hatte. Diese Zahl beschreibt eine statistische Beziehung in den untersuchten Gruppen und lässt keine sichere Vorhersage für ein einzelnes Kind zu.
Besonders aufschlussreich waren die Unterschiede zwischen zwei Zelltypen. Die zahlreichen Körnerzellen erreichten nach einer Frühgeburt nicht in jedem Fall denselben Reifezustand wie bei termingeborenen Kindern. Bei den großen Purkinje-Zellen zeigte sich vor allem eine unvollständige Ausreifung ihrer verzweigten Fortsätze, über die sie Signale von anderen Nervenzellen empfangen.
Damit können Säuglinge mit demselben sogenannten postmenstruellen Alter, also derselben Summe aus Schwangerschaftsdauer bei Geburt und Lebenszeit danach, biologisch unterschiedliche Entwicklungsstände aufweisen. Die Unterschiede betrafen nicht nur die Größe des Kleinhirns, sondern auch die Genaktivität und den Aufbau einzelner Gewebeschichten. Die Ergebnisse sprechen gegen die einfache Vorstellung, dass die Entwicklung nach einer Frühgeburt nur mit Verspätung denselben Weg fortsetzt.
„Wir konnten die Entwicklungsunterschiede bei frühgeborenen Kindern schon sehen, nicht aber die zugrunde liegenden zellulären Vorgänge“, erläutert Kratimenos.