Kann der Menstruationszyklus das Gehirn „umformen“?

Elma Jashim hat gerade ihr Studium abgeschlossen und freut sich darauf, im Herbst ihr Medizinstudium zu beginnen. Sie macht sich aber auch Sorgen über die Stimmungsschwankungen während ihres monatlichen Menstruationszyklus und die erhebliche Beeinträchtigung ihres vollen akademischen Zeitplans, die dadurch entstehen könnte.

„Etwa zwei oder drei Tage vor Beginn meiner Periode fühle ich mich weniger emotional, nicht so traurig, nicht so aufgeregt“, sagte Jaheem. Wenn Jasims Periode beginnt, erhöht diese Phase emotionaler Stabilität ihre Sensibilität gegenüber selbst den kleinsten emotionalen Reizen. „Wenn mir bei der Arbeit auch nur der kleinste Fehler passiert, kriege ich fast einen Nervenzusammenbruch.“

Was genau in ihrem Gehirn vorging, das diese Emotionen auslöste, ist unklar. Es werden jedoch Fortschritte bei der Visualisierung der Veränderungen bestimmter Bereiche des Gehirns durch Sexualhormone erzielt. Frühere Studien an Ratten und anderen Säugetieren haben gezeigt[1][2], dass sich das Volumen bestimmter Gehirnregionen als Reaktion auf Östrogen verändern kann, ein Hormon, das für die sexuelle und reproduktive Entwicklung der Frau erforderlich ist. Ob dieses starke Hormon die Struktur des menschlichen weiblichen Gehirns verändert, bleibt jedoch abzuwarten.

© George Wylesol

Neue MRT-Untersuchungen des Gehirns von Frauen haben kürzlich ergeben, dass der Anstieg und Abfall der Sexualhormone während des Menstruationszyklus – einem 29-tägigen Zeitraum, in dem die Sexualhormone in Vorbereitung auf eine mögliche Schwangerschaft schwanken – Gehirnregionen, die Emotionen, Gedächtnis, Verhalten und die Effizienz der Informationsübertragung steuern, dramatisch verändert. „Es ist erstaunlich zu sehen, wie schnell sich das Gehirn eines Erwachsenen verändern kann“, sagt Julia Sacher, Psychiaterin und Neurowissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig, die eine der Studien leitete [3].

Catherine Woolley, Neurobiologin an der Northwestern University in Evanston, Illinois, weist darauf hin, dass Veränderungen im Gehirn während des Menstruationszyklus besonders bemerkenswert sind, da die meisten Frauen im Laufe von 30 bis 40 Jahren fast 450 Menstruationszyklen erleben.[4] Eine Stärke dieser Studien liege darin, dass Gehirnabbildungen und Hormonmessungen bei denselben Personen während ihrer Menstruationszyklusphasen durchgeführt wurden, sagte Woolley. „Durch diese Studien verstehen wir jetzt, wie stark diese Hormone die morphologische und funktionelle Struktur des Gehirns beeinflussen“, sagte Emily Jacobs, Neurowissenschaftlerin an der University of California in Santa Barbara.

Hormone steuern den Menstruationszyklus

Der Menstruationszyklus wiederholt sich alle 25 bis 30 Tage und beginnt mit Ihrer „Periode“ oder dem Abstoßen der Gebärmutterschleimhaut. Der Östrogenspiegel im Blut ist zu Beginn des Zyklus am niedrigsten, steigt jedoch in den nächsten Wochen dramatisch an. Zunächst steigt der Östrogenspiegel und signalisiert so das Wachstum der Gebärmutterschleimhaut. Anschließend sinkt der Östrogenspiegel und der Eierstock gibt eine Eizelle frei, was die Mitte des Menstruationszyklus markiert.

Danach steigen die Progesteron- und Östrogenspiegel für etwa 7 Tage wieder an, um die Gebärmutterschleimhaut auf eine mögliche Befruchtung der Eizelle vorzubereiten. Kommt es nicht zu einer Schwangerschaft, sinken sowohl der Östrogen- als auch der Progesteronspiegel, was zu Menstruationsblutungen führt. Während der Menstruationszyklus durch deutliche Schwankungen des Hormonspiegels verursacht wird, schwanken auch andere Hormone wie Testosteron und Cortisol in Zyklen: Ihr Spiegel steigt vor Sonnenaufgang an und fällt am Abend ab.[5] Diese Tagesrhythmen treten bei beiden Geschlechtern auf[6].

Östrogen stimuliert kognitive Bereiche des Gehirns

Das Gehirn besteht aus dichten Zellhaufen, den sogenannten Neuronen, von denen jeder wie ein Miniaturbaum aussieht. Graue Substanz ist die äußere Schicht des Hirngewebes, die Neuronen und ihre kurzen Verzweigungen, die Dendriten, enthält. Die blattähnlichen Fortsätze der Dendriten werden als dendritische Dornen bezeichnet. Die Wurzeln der Neuronen, Axone genannt, sind in der weißen Substanz des Gehirns verpackt. Die graue Substanz ist für die Regulierung von Emotionen, Lernen und Gedächtnis verantwortlich. Während die weiße Substanz, die tiefer im Hirngewebe liegt, für den Informationsaustausch und die Verbindung verschiedener Bereiche der grauen Substanz verantwortlich ist.

Der Bereich des Gehirns, der auf weibliche Sexualhormone reagiert, wurde erstmals vor etwa 30 Jahren entdeckt. Im Jahr 1990 entdeckte Woolley zufällig, dass Östrogen die Dichte der dendritischen Dornen im Hippocampus des Rattenhirns reguliert[7]. „Das war ein sehr überraschendes Ergebnis und rief in der Fachwelt ziemliche Skepsis hervor“, erinnert sich Woolley, „denn damals ging man davon aus, dass Östrogen ausschließlich ein Fortpflanzungshormon sei und keine kognitiven Hirnareale wie den Hippocampus beeinflusse.“ Der Hippocampus – das kognitive Zentrum des Gehirns, das sowohl graue als auch weiße Substanz enthält – ist eine kleine, gekrümmte Struktur tief im Gehirn hinter dem Ohr und ein Bereich, der dicht mit Sexualhormonrezeptoren gefüllt ist.

Der Hippocampus ist zudem der Bereich des erwachsenen Gehirns, der am empfindlichsten auf Lautstärkeänderungen reagiert.

Das Erlernen einer neuen Fähigkeit, wie etwa später im Leben Jonglieren oder das Auswendiglernen einer Karte, um die Prüfung zum Londoner Taxifahrer zu bestehen, kann zu einem Wachstum des Hippocampus führen. Andererseits kann die Schrumpfung des Hippocampus ein frühes Anzeichen für Demenz, insbesondere für die Alzheimer-Krankheit, sein[8]. Seit Woolleys bahnbrechenden Erkenntnissen wissen Wissenschaftler, dass die Menopause das Volumen der grauen Substanz in bestimmten Teilen des Gehirns reduziert. Allerdings beschränkten sich die Studien auf Momentaufnahmen der Gehirne der Freiwilligen zu einem bestimmten Zeitpunkt. Wissenschaftler wollten wissen, ob sich das Gehirn von Erwachsenen während des monatlichen Anstiegs und Abfalls der Sexualhormone verändert.

„Können wir sehr präzise sein? Können wir das Gehirn einer Person 30, 50, 100 Mal messen?“ Jacobs überlegte. Dies veranlasste einen Wissenschaftler in Jacobs‘ Team, im Jahr 2020 einen ganzen Monat lang alle 24 Stunden sein eigenes Gehirn zu scannen. „Sie ist wie die Marie Curie der Neurowissenschaften“, sagte Jacobs. Anhand von 30 Gehirnscans der Frau fand Jacobs‘ Team heraus, dass Sexualhormone den Hippocampus umgestalteten und die Verbindungen des Gehirns neu organisierten.

Es ist jedoch unklar, wie schnell hormonelle Schwankungen während des Menstruationszyklus dies bewirken können[9]. Um dieser Frage nachzugehen, haben Wissenschaftler in Leipzig und Santa Barbara nun für zwei unabhängige Studien die Gehirne von mehr als 50 Frauen zu verschiedenen Zeitpunkten ihres Menstruationszyklus gescannt.

Dicke der Gehirnregion schwankt während des Menstruationszyklus

In einer in der Fachzeitschrift Nature Mental Health[10] veröffentlichten Studie ermittelten Julia Sacher und ihr Team bei 27 freiwilligen Frauen mittels Ultraschall den genauen Zeitpunkt des Eisprungs. Dadurch konnten sie an sechs genauen Zeitpunkten im Menstruationszyklus der Probandinnen Blutproben entnehmen, die mit dem Eisprung und dem Hormonspiegel im Blut korrelierten.

Anschließend scannten sie die Gehirne der 27 Frauen zu sechs bestimmten Zeitpunkten mithilfe einer Ultrahochfeld-MRT. Durch die Verwendung dieser leistungsfähigeren MRT-Technik als die üblicherweise klinisch eingesetzte Technik kann Sachers Team hochauflösende Bilder des lebenden Gehirns erhalten, was bisher nur durch direktes Aufschneiden des Gehirns während der Autopsie möglich war.

Obwohl der Hippocampus eine sehr kleine Struktur ist, konnte Sachers Team während des Menstruationszyklus eine Reihe koordinierter Veränderungen in verschiedenen Bereichen des Hippocampus beobachten. Wenn der Östrogenspiegel steigt und der Progesteronspiegel sinkt, verdickt sich die äußere Schicht des Hippocampus und seine graue Substanz dehnt sich aus. Steigt jedoch der Spiegel des Hormons Progesteron, erweitern sich die am Gedächtnis beteiligten Bereiche. In einer anderen Studie, die noch nicht von Experten begutachtet wurde, wurden die Gehirne von 30 Freiwilligen während des Eisprungs, der Menstruation und der Zeit dazwischen gescannt.

Die Studie ergab , dass unter dem Einfluss von Hormonen nicht nur die Dicke der grauen Substanz schwankte, sondern sich auch die strukturellen Eigenschaften der weißen Substanz veränderten. „Wir haben die graue Substanz gemessen und festgestellt, dass sie sich synchron mit Hormonschwankungen verändert“, sagte Elizabeth Rizor, Forscherin an der University of California in Los Angeles. Sie leitete die Studie gemeinsam mit Viktoriya Babenko, beide Neurowissenschaftlerinnen an der University of California, Santa Barbara. Die Studie legt nahe, dass durch Hormonschwankungen verursachte Veränderungen der weißen Substanz zu einer effizienteren Informationsübertragung zwischen verschiedenen Teilen des Gehirns führen können[11].

„Diese Veränderungen sind weit verbreitet, nicht nur in der grauen Substanz, sondern betreffen auch Gehirnregionen, die für die Koordination zwischen Regionen und zwischen Bahnen der weißen Substanz verantwortlich sind“, sagte Babenko. Allerdings konnten die in diesen Studien beobachteten Volumen- oder Dickenänderungen von Hirnregionen bisher nicht mit spezifischen Hirnfunktionen in Verbindung gebracht werden. Während die Studien nahelegen, dass sich bestimmte Bereiche des Gehirns als Reaktion auf die Hormonschwankungen während des Menstruationszyklus umformen können, weisen die Wissenschaftler darauf hin, dass die Studien nicht bedeuten, dass das Gedächtnis oder die Wahrnehmung beeinträchtigt werden.

„Wir können nicht davon ausgehen, dass größer für bestimmte Gehirnfunktionen oder -prozesse besser ist“, sagte Woolley. Die Studien lassen auch keinen Rückschluss darauf zu, ob Veränderungen der Lautstärke mit den verschiedenen emotionalen und kognitiven Symptomen zusammenhängen, die Frauen während ihrer Periode erleben. Tatsächlich umfassten diese Studien nur gesunde Frauen, die keines dieser Symptome aufwiesen. Jacobs sagte, dass dringend weitere Studien erforderlich seien, um die besonderen neurowissenschaftlichen Bedürfnisse von Frauen zu untersuchen.

„In unserem Gehirn finden tatsächlich strukturelle Veränderungen statt, die möglicherweise mit Dingen wie Stimmungsschwankungen zusammenhängen“, sagte Jassim. Obwohl 70 % der Alzheimer-Erkrankungen und 65 % der Depressionsfälle auf Frauen entfallen, sind nur etwa 0,5 % der Untersuchungen zur Bildgebung des Gehirns Frauen[12].

Dieses Ungleichgewicht besteht sogar bei der Arzneimittelzulassung fort. So hat die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) beispielsweise vor Kurzem Lecanemab-irmb zur Behandlung der frühen Alzheimer-Krankheit zugelassen, obwohl es bei Frauen möglicherweise keine krankheitsmodifizierende Wirkung hat. „Es ist an der Zeit, das Gehirn in den Mittelpunkt der Frauengesundheit zu rücken“, sagte Saher.

Von Sanjay Mishra

Tempura

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