Welche Faktoren beeinflussen die Entwicklung des Nervensystems?
Die Entwicklung des Nervensystems wird durch genetische Information, Ernährung sowie zelluläre und molekulare Signale im Embryo gesteuert. Das Gehirn und das Rückenmark beginnen früh in der Schwangerschaft mit der Bildung, obwohl es Jahre dauert, bis sie reif sind. Beim Menschen gehören zu den Faktoren, die die neuronale Entwicklung von Kindern nach der Geburt beeinflussen, die Sinnesorgane, die Umwelt und das Ausmaß, in dem das Gehirn und das Nervensystem zum Wachsen angeregt werden. Die Entwicklung des Nervensystems bei Erwachsenen hängt von der Plastizität und der Fähigkeit des Gehirns ab, sich anzupassen, neue Dinge zu lernen und neue Aufgaben auszuführen.
In Embryonen wird die Entwicklung von Genen gesteuert, die als Wachstumsfaktoren bezeichnet werden und den Zellen mitteilen, wann und wo sie wachsen sollen. Eine Zellschicht, die vom Protogewebe getrennt ist und als Ektoderm bezeichnet wird. Diese werden zu Zellen des Nervenkamms, die sich in das Rückenmark, die peripheren Nerven und den Neuralschlauch, aus dem das Gehirn gebildet wird, unterscheiden. Die neuronale Migration erfolgt, indem sich Neuronen an den Orten, an denen sie sich dauerhaft aufhalten, nach chemischen Signalen anordnen. Wachsende Axone, die Projektionen von Nervenzellenkörpern, haben eine spezielle Spitze, die als Wachstumskegel bezeichnet wird und nach diesen chemischen Hinweisen sucht.
Zu den Faktoren, die die Entwicklung in dieser frühen Phase beeinflussen, gehören die genetischen „Schalter“, die das Gewebewachstum im Embryo und bei Säugetieren, einschließlich Menschen, die Ernährung der Mutter steuern. Viele Chemikalien, sogenannte Teratagene, können die Bildung des Nervensystems beeinträchtigen. Alkohol, Tabak, einige Pestizide, Viren und sogar Überdosierungen von fettlöslichen Vitaminen können Geburtsfehler oder den Tod von Embryonen oder Föten verursachen. Die Entwicklung des Nervensystems ist in den ersten Wochen der Schwangerschaft am anfälligsten für diese Substanzen.
Nach der Geburt beschleunigt sich ein wichtiger Prozess, der Myelinisierung genannt wird, einige Jahre, bevor er im Jugendalter abgeschlossen wird. Myelin ist eine Schutzhülle um die Nerven, die die elektrische Kommunikation unterstützt. Die kognitiven und sensomotorischen Funktionen hängen von bestimmten, durch Myelin isolierten Pfaden ab. Da sich elektrische Signale in nicht abgedeckten Nerven langsam und unvollständig ausbreiten, ist die Myelinisierung ein entscheidender Faktor für die Entwicklung des Nervensystems.
Ein wichtiger Faktor bei der neuronalen Entwicklung ist die Bildung neuronaler Netzwerke, die Millionen von Zellen im Gehirn verbinden. Neuronen funktionieren durch erfahrungsgemäß veränderte Rückkopplungsschleifen. Viele Regionen der Großhirnrinde sind bei der Geburt unvollständig „verdrahtet“ oder vernetzt und entwickeln sich später. Ein klassisches Beispiel hierfür ist der visuelle Kortex, der durch Licht aktiviert wird und sich nur entwickeln kann, wenn ein kleines Kind funktionelle Augen hat. Wenn das Sehvermögen in diesem kritischen Stadium beeinträchtigt ist, kann das Gehirn später im Leben möglicherweise nicht mehr sehen.
Die Entwicklung des Nervensystems beim Menschen ist stark von der Aktivität nach der Geburt abhängig. Einige Regionen des Gehirns, die während der Schwangerschaft verbunden sind, können in der Kindheit zurückgeschnitten werden, und neue können aufgrund von Erfahrungen wie Sprechen, Gehen oder Schreiben lernen assoziiert werden. Bei Hirnverletzungen kann eine aktive physikalische und kognitive Therapie zum Teil auch die verlorenen Funktionen des Zentralnervensystems wiederherstellen. Aufgrund der Neuroplastizität kann ein Teil des Gehirns die Funktion eines anderen geschädigten Teils übernehmen.