Schwangerschaft verändert das Gehirn: Erste detaillierte MRT-Karte

Der menschliche Körper durchläuft während einer Schwangerschaft tiefgreifende physiologische Veränderungen – und das Gehirn bildet dabei keine Ausnahme.

Neurowissenschaftlerinnen und Neurowissenschaftler in den USA haben nun die erste detaillierte Karte des menschlichen Gehirns über den Verlauf einer Schwangerschaft erstellt.

Der Durchbruch stützt sich auf die neurologischen Veränderungen bei einer Frau, die erstmals Mutter wurde und deren Gehirn vor, während und nach der Schwangerschaft in Momentaufnahmen untersucht wurde.

Gehirnveränderungen während der Schwangerschaft

Mit fortschreitender Schwangerschaft stellten die Forschenden fest, dass die graue Substanz großflächig abnahm. Dabei handelt es sich um jenes Hirngewebe, das unter anderem die Zellkörper der Nervenzellen umfasst.

Auch wenn schrumpfende Gehirnbereiche beunruhigend klingen mögen, sind diese Veränderungen vermutlich vorteilhaft. Möglicherweise spiegeln sie eine Umstrukturierung des begrenzten Hirngewebes wider, die auf die Mutterschaft vorbereitet.

Die Verbindungen zwischen Nervenzellen, die die weiße Substanz bilden, zeigten in den letzten beiden Schwangerschaftsdritteln dagegen eine stärkere Vernetzung.

Wenn neuronale Schaltkreise aus welchem Grund auch immer präziser abgestimmt werden, wird graue Substanz üblicherweise zurückgeschnitten, während die Verbindungen der weißen Substanz zunehmen. Dadurch können Informationen effizienter durch das Gehirn gelangen.

Die Neurowissenschaftlerin Emily Jacobs von der University of California Santa Barbara vergleicht diesen Vorgang mit Michelangelo, der seine David-Statue aus dem Marmor herausarbeitet. Der Künstler beginne, so erklärt sie, mit einem großen Marmorblock, der durch sorgfältige Bearbeitung zu einem ausgefeilten Kunstwerk werde.

„Wir haben das Gehirn noch nie mitten in dieser Metamorphose beobachtet“, sagte Jacobs in einem Pressebriefing.

„Wir konnten Woche für Woche weitreichende Veränderungen des Volumens der grauen Substanz, der kortikalen Dicke, der Mikrostruktur der weißen Substanz und des Ventrikelvolumens verfolgen, während sich all das entfaltete.“

Noch vor nicht allzu langer Zeit gingen Neurowissenschaftler davon aus, dass das menschliche Gehirn mit unveränderlichen neuronalen Schaltkreisen fest „verdrahtet“ sei. Inzwischen wissen wir es besser: Das Gehirn ist vielmehr flexibel verdrahtet, also plastisch und formbar, und verändert sich erheblich, während wir lernen und älter werden.

Die Erkenntnis der Plastizität revolutionierte die Neurowissenschaften – und nun zeichnet sich eine weitere Umwälzung ab.

Hormone, MRT und die Forschungslücke

Bislang nennen kaum 2 Prozent der Neuroimaging-Studien Sexualhormone als Einflussfaktoren, obwohl die wenigen veröffentlichten Arbeiten auf einen statistisch signifikanten Zusammenhang zwischen Sexualsteroiden und Veränderungen im Gehirn hinweisen.

2024 dokumentierten Forschende beispielsweise detailliert die strukturellen Veränderungen im Gehirn, die auftreten, wenn sich die Hormone während der Menstruation verändern.

Doch nur eine Handvoll Studien hat untersucht, was während einer Schwangerschaft im Gehirn geschieht, erklärt die Neurowissenschaftlerin Elizabeth Chrastil von der University of California, Irvine.

2017 zeigten Forschende, dass eine Schwangerschaft mit deutlichen Rückgängen der grauen Substanz zusammenfiel. Eine Folgestudie mit 28 Freiwilligen ergab 2022, dass Schwangerschaftshormone die Verschaltung der Hirnnetzwerke verändern.

„Es gibt so vieles an der Neurobiologie der Schwangerschaft, das wir noch nicht verstehen, und das liegt nicht daran, dass Frauen zu kompliziert sind; es liegt nicht daran, dass Schwangerschaft eine Art gordischer Knoten ist“, sagt Jacobs.

„Es ist eine Folge davon, dass die biomedizinischen Wissenschaften die Gesundheit von Frauen historisch ignoriert haben. Wir schreiben das Jahr 2024, und dies ist der erste Einblick, den wir in diesen faszinierenden neurobiologischen Übergang haben.“

Die neue MRT-Studie begleitete eine 38-jährige Frau, die zuvor keine Kinder hatte und durch In-vitro-Fertilisation (IVF) schwanger geworden war.

Insgesamt unterzog sich die Teilnehmerin 26 MRT-Untersuchungen: vier Scans drei Wochen vor der Empfängnis, mehrere Scans im ersten, zweiten und dritten Trimester sowie sieben Scans in den zwei Jahren nach der Geburt. Über diesen gesamten Zeitraum entnahmen die Forschenden ihr zudem Blutproben.

Graue und weiße Substanz im Verlauf der Schwangerschaft

Während der Schwangerschaft zeigten mehr als 80 Prozent der untersuchten Hirnregionen durchschnittlich einen Rückgang der grauen Substanz um etwa 4 Prozent. Am Ende der Schwangerschaft hatte sich jedoch alles wieder normalisiert. Den Autoren zufolge entspricht das ungefähr dem Ausmaß der Veränderungen während der Pubertät.

Wie diese Umbauten im Gehirn mit Verhaltensänderungen zusammenhängen, ist unbekannt. Derzeit liefern dazu nur Tierstudien Hinweise, von denen die Mehrheit an männlichen Gehirnen durchgeführt wird.

Bei trächtigen Nagetieren ergaben einige Untersuchungen, dass ein Anstieg von Östrogen und Progesteron Hirnschaltkreise wie den Hypothalamus neu programmiert. Das steigert die Empfindlichkeit der Mutter für die Gerüche und Laute ihrer neugeborenen Jungen.

Möglicherweise geschieht beim Menschen etwas Ähnliches, auch wenn unsere Physiologie komplexer ist und sich die Befunde bei Nagetieren nicht übertragen lassen müssen.

„Diese Arbeit wirft wirklich mehr Fragen auf, als sie beantwortet, denn wir beginnen gerade erst, an der Oberfläche zu kratzen und zu verstehen, was das für postpartale Depressionen bedeutet oder … wie eine Schwangerschaft möglicherweise Dinge wie Migräne lindern könnte“, sagt Chrastil.

„Das öffnet gewissermaßen erst die Schachtel.“

Die Studie wurde in Nature Neuroscience veröffentlicht.