Studie: Antarktis-Aufenthalt verursacht Hirnabbau

Anhaltende Dunkelheit, bis zu minus 50 Grad, immer die gleichen Gesichter und eine schnelle Abreise unmöglich: Ein Langzeitaufenthalt in der Antarktis kann deutschen Forschern zufolge negative Auswirkungen aufs Gehirn haben.

Soziale Isolation und extreme Umweltbedingungen könnten sich einer Studie zufolge negativ auf das menschliche Gehirn auswirken. Das berichteten die Berliner Charité und das Max-Planck-Institut für Bildungsforschung in einer am Donnerstag veröffentlichten Studie, für die sie neun Wissenschaftler untersuchten, die auf einer Antarktisforschungsstation überwinterten.

Wie die Experten des Universitätskrankenhauses und des Forschungsinstituts nun in der Fachzeitschrift "The New England Journal of Medicine" beschrieben, ließ sich bei den fünf Männern und vier Frauen nach 14 Monaten eine Verkleinerung eines Hirnareals mit dem Namen Gyrus dentatus erkennen. Dieser Bereich spielt eine Rolle für räumliches Denken und bei der Verfestigung von Gedächtnisinhalten. Außerdem sank die Konzentration eines Proteins im Blut, das das Wachstum von Nervenzellen im Gehirn anregt. Was die Veränderungen im Gehirn auslöst, ist noch unklar. Das Problem könnte auch für Raumfahrtmissionen relevant sein.

Kognitive Übungen testen Gehirnleistung

Das Team um Alexander Stahn von der Charité-Universitätsmedizin Berlin hatte per MRT strukturelle Hirnaufnahmen vor und nach der Expedition gemacht, Blutproben der einbezogenen fünf Männer und vier Frauen analysiert und sie regelmäßig kognitiven Tests unterzogen. Die Ergebnisse wurden mit denen einer Kontrollgruppe in Deutschland verglichen.

Bei den kognitiven Übungen gebe es normalerweise einen Lerneffekt, sagt Studienleiter Stahn. Je ausgeprägter die Gehirnveränderungen bei den Probanden gewesen seien, desto geringer sei ihre Lernkurve gestiegen. Angesichts des relativ jungen Alters von 25 bis 36 Jahren seien die Veränderungen im Gehirn überraschend stark ausgefallen. Die Teilnehmer selbst berichten von keiner wahrnehmbaren Beeinträchtigung. Außerdem stellte die Untersuchung fest, dass die Gehirne in verschiedenen Graden betroffen waren.

Zu viele mögliche Faktoren für genaue Diagnose

Was genau die Veränderungen im Gehirn auslöst, sei nicht klar, sagt Stahn. Zu möglichen Faktoren zählten Reizarmut, wenige Sozialkontakte, schlechter Schlaf oder Probleme in der Gruppe. Er halte es für wichtig, nach Möglichkeiten zu suchen, um dem Effekt vorzubeugen. Langfristige negative Folgen erwartet er für die Betroffenen nicht: "Das Hirn ist in diesen Bereichen wahnsinnig anpassungsfähig. Ich gehe davon aus, dass diese Veränderungen reversibel sind." Bisher gebe es dazu aber keine Daten.

Wie die Charité und das Max-Planck-Institut betonten, sind die Ergebnisse der Studie angesichts der geringen Teilnehmerzahl "vorsichtig zu interpretieren". Sie gäben aber "Hinweise", wie sich Extrembedingungen negativ auf das menschlichen Gehirn auswirken könnten. Tierversuche hätten aber schon mehrfach schädliche Effekte von monotoner Umwelt und sozialer Isolation fürs Gehirn gezeigt.

Gehirnveränderung tritt auch bei Astronauten auf

Hirnveränderungen wurden auch schon bei Raumfahrern festgestellt. Eine Studie hatte gezeigt, dass sich bei längeren Aufenthalten auf der Internationalen Raumstation (ISS) bestimmte Hohlräume im Gehirn vergrößern. Zu vermuten sei ein Zusammenhang mit dem häufig beobachteten Verlust von Sehschärfe bei Raumfahrern, berichteten die Wissenschaftler im Fachjournal "PNAS". Die Hirnventrikel – mit Hirnwasser gefüllte Hohlräume im Gehirn – vergrößerten sich demnach bei den elf untersuchten Kosmonauten während des Einsatzes um durchschnittlich fast zwölf Prozent. Auch nach sieben Monaten war noch eine deutliche Veränderung messbar.

Zuvor hatten Mediziner bereits berichtet, dass es im Gehirn von Raumfahrern auch ein halbes Jahr nach der Rückkehr von Langzeitmissionen noch "großflächige Volumenänderungen" gibt. Betroffen war vor allem die sogenannte graue Substanz, die hauptsächlich Nervenzellen enthält. Es gebe Hinweise, dass die Auswirkungen auf das Gehirn größer sind, je länger die Menschen sich im Weltall aufhalten, hieß es. Ob die Veränderungen relevant für das Denkvermögen der Raumfahrer sind, sei noch unklar.

Die aktuelle Studie der Forscher um Stahn wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gefördert. An der AWI-Station werden immer wieder auch Aspekte untersucht, die für die Raumfahrt relevant sind. Mit dem Gewächshaus "EDEN-ISS" wurde zum Beispiel getestet, wie man Menschen bei langen Reisen ins All mit frischem Obst und Gemüse versorgen könnte.

Extrembedingungen in der Antarktis sind ähnlich zur Raumfahrt

Die vor zehn Jahren in Betrieb genommene Neumayer-Station III sei "ein extrem geeignetes Analogmodell für die Raumfahrt", sagte der Medizinisch-Logistische Koordinator der AWI-Station, Tim Heitland. Auch Fragen zum Immunsystem und zur Gruppendynamik seien dort schon untersucht worden. Veränderungen des Gehirns seien zum Beispiel mit Blick darauf von Interesse, wie sich die räumliche Orientierung entwickle, wenn man Menschen zum Mars schicke.

Die Neumayer-Station ist ganzjährig besetzt: Über den Winter von etwa Ende Februar bis Anfang November seien es neun Leute, sagte Heitland, der selbst 16 Monate dort lebte. An- und Abreise seien wegen des Wetters in dieser Zeit nicht möglich. Im antarktischen Sommer kämen bis zu 60 Menschen, auch für kürzere Aufenthalte.

Rückkehr in den Alltag ist mit vielen Eindrücken verbunden

Wer auf der Station überwintere, werde vorher detailliert untersucht und durchlaufe eine mehrmonatige Vorbereitung, so Heitland. In dieser Zeit leben die Forscher monatelang ohne viel Privatsphäre und sind von der Außenwelt abgeschnitten. Selbst bei Notfällen wäre eine Evakuierung nicht möglich. Die Wissenschaftler nehmen an regelmäßigen computergestützten Kognitionstests teil, geben Blutproben ab und lassen sich vor sowie nach der Expedition in einem Magnetresonanztomografen untersuchen.

Kälte, Orkanwinde und acht Wochen im Jahr ohne Sonnenaufgang – Heitland weiß: "Der Ort an sich ist extrem, die Bedingungen sind hart." Dabei sei die Antarktis natürlich auch wunderschön. "Auf der Station kann man sich wohlfühlen, auch wenn es kein Luxushotel ist."

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An sich selbst habe er nach der Rückkehr in die Zivilisation auch Veränderungen bemerkt, ohne die Ursachen zu kennen, schilderte Heitland. Plötzlich gebe es wieder Gerüche, Konsummöglichkeiten und Verkehr. "Nach 14 Monaten mit einer kleinen Gruppe im Eis ist es Wahnsinn, in Kapstadt am Flughafen zu stehen."