Die Kognitive Reserve ist die Widerstandsfähigkeit von Geist und Gehirn gegen Hirnschäden. Die Belastbarkeit des Geistes wird verhaltensmäßig bewertet, während neuropathologische Schäden histologisch bewertet werden, obwohl Schäden mithilfe von Blutmarkern und bildgebenden Verfahren geschätzt werden können. Bei der Untersuchung des Konzepts „Reserve“ können zwei Modelle verwendet werden: Hirnreserve und kognitive Reserve. Diese Begriffe werden in der Literatur zwar oft synonym verwendet, bieten aber eine nützliche Möglichkeit zur Diskussion der Modelle. Um eine Computeranalogie zu verwenden, kann die Hirnreserve als Hardware und die kognitive Reserve als Software betrachtet werden. Derzeit geht man davon aus, dass alle diese Faktoren zur globalen Reserve beitragen. Der Begriff kognitive Reserve wird in der Literatur häufig verwendet, um sowohl Hirn- als auch kognitive Reserven zu bezeichnen.
Eine 1988 in Annals of Neurology veröffentlichte Studie, die Befunde aus Obduktionen von 137 älteren Personen enthielt, brachte unerwarteterweise zutage, dass eine Diskrepanz zwischen dem Schweregrad von Alzheimer und den klinischen Manifestationen der Krankheit bestand: Einige Teilnehmer, deren Gehirne weitreichende Alzheimer-Pathologien aufwiesen, wiesen keine oder nur sehr wenige klinische Manifestationen der Krankheit auf. Darüber hinaus zeigte die Studie, dass diese Personen ein höheres Gehirngewicht und eine größere Anzahl von Neuronen im Vergleich zu gleichaltrigen Kontrollpersonen hatten. Die Forscher spekulierten über zwei mögliche Erklärungen für dieses Phänomen: Diese Menschen könnten bereits im Anfangsstadium der Alzheimer-Krankheit gewesen sein, aber irgendwie den Verlust einer großen Anzahl von Neuronen vermieden haben, oder sie hätten von Anfang an größere Gehirne und mehr Neuronen gehabt und so über größere „Reserven“ verfügt. Das ist das erste Mal, dass dieser Begriff in der Literatur in diesem Kontext verwendet wird.
Die Studie weckte Interesse auf diesem Gebiet und um diese ersten Ergebnisse zu bestätigen, wurden weitere Studien durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass eine höhere Reserve eine höhere Schwelle bietet, bevor ein klinisches Defizit auftritt. Darüber hinaus zeigten Personen mit höherer Kapazität einen schnelleren Rückgang, sobald sie klinisch beeinträchtigt waren, was wahrscheinlich auf ein Versagen aller Kompensationssysteme und -strategien hinweist, die die Person mit der größeren Reserve eingerichtet hat, um mit dem zunehmenden neuropathologischen Beeinträchtigung fertig zu werden.
Gehirnreserve Die Hirnreserve kann als die Belastbarkeit des Gehirns definiert werden, also als seine Fähigkeit, mit zunehmenden Schäden fertig zu werden und dabei noch angemessen zu funktionieren. Dieses passive Schwellenmodell geht von der Existenz eines festen Grenzwertes aus, dessen Erreichen unweigerlich zu klinischen Manifestationen von Demenz führen würde.
Gehirngröße Eine Studie aus dem Jahr 1997 fand heraus, dass die Pathologie der Alzheimer-Krankheit in großen Gehirnen nicht unbedingt zu klinischer Demenz führt. Eine andere Studie berichtete, dass der Kopfumfang unabhängig davon mit einem verringerten Risiko einer klinischen Alzheimer-Krankheit verbunden ist.
Während einige Studien, wie die erwähnten, einen Zusammenhang feststellen, ist dies bei anderen nicht der Fall. Dies liegt vermutlich daran, dass der Kopfumfang und andere Näherungswerte indirekte Messungen sind.
Anzahl neuronaler Verbindungen Bei früh einsetzender Demenz ist das Ausmaß des Synapsenverlust größer als bei spät einsetzender Demenz. Dies könnte auf eine Anfälligkeit für die Manifestation klinischer kognitiver Beeinträchtigungen hinweisen, obwohl es auch andere Erklärungen geben kann.
Strukturen wie das Kleinhirn tragen zur Hirnreserve bei. Das Kleinhirn enthält die Mehrheit der Neuronen im Gehirn und ist sowohl an kognitiven als auch an motorischen Vorgängen beteiligt. In den Schaltkreisen des Kleinhirns finden sich zahlreiche Formen neuronaler Plastizität, ein Faktor, der in Bezug auf die Hirnreserve eine wichtige Rolle spielt.
Genetische Komponente der kognitiven Reserve Ergebnisse einer Zwillingsstudie deuten auf einen genetischen Beitrag zu kognitiven Funktionen hin. Die Heritabilitätsschätzungen für allgemeine kognitive Funktionen sind hoch, für das Gedächtnis selbst jedoch niedrig. Unter Berücksichtigung der Auswirkungen der Ausbildung können 79 % der exekutiven Funktionen durch einen genetischen Beitrag erklärt werden.Swan GE, Carmelli D (2002). Evidence for genetic mediation of executive control: a study of aging male twins. Journals of Gerontology Series B: Psychological Sciences and Social Sciences. 57(2):P133-43, englisch Eine Studie, die Zwillings- und Adoptionsstudien kombinierte, ergab, dass alle kognitiven Funktionen vererbbar sind. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit wies in dieser speziellen Studie die höchste Heritabilität auf.
Kognitive Reserve Die kognitive Reserve zeigt auch eine Widerstandsfähigkeit gegenüber neuropathologischen Schäden an, aber der Schwerpunkt liegt hier auf der Art und Weise, wie das Gehirn seine beschädigten Ressourcen nutzt. Sie könnte als die Fähigkeit definiert werden, die Leistung durch unterschiedliche Rekrutierung von Gehirnnetzwerken und/oder alternative kognitiven Strategien zu optimieren oder zu maximieren. Dies ist kein Schwellenmodell, sondern ein Effizienzmodell und impliziert, dass die Aufgabe mit weniger Ressourcen oder mit effizienterer Nutzung neuronaler Ressourcen bearbeitet wird, was zu einer besseren kognitiven Leistung führt. Studien verwenden Faktoren wie Bildung, Beruf und Lebensstil als Stellvertreter für die kognitive Reserve, da sie tendenziell positiv mit einer höheren kognitiven Reserve korrelieren.
Ausbildung und Beruf Eine höhere Bildung und ein kognitiv komplexer Beruf sind einige der Faktoren, die höhere kognitive Fähigkeiten im Alter vorhersagen. Daher sind Bildung und Beruf die beiden am häufigsten verwendeten Stellvertreterfaktoren zur Untersuchung der kognitiven Reserve. Bildung spielt bekanntermaßen eine Rolle bei der kognitiven Verschlechterung im Alter sowie bei degenerativen Erkrankungen oder traumatischen Hirnverletzungen. Eine höhere Prävalenz von Demenz bei Personen mit weniger Schuljahren lässt darauf schließen, dass Bildung vor Alzheimer schützen könnte. Darüber hinaus beeinflusst das Bildungsniveau den Lebensstil eines Erwachsenen stark. Das Bildungsniveau wird an der Anzahl der Jahre gemessen, die eine Person in der Schule verbringt, oder alternativ am Grad der Lese- und Schreibkompetenz. Möglicherweise stellt das Bildungsniveau selbst eine Reihe kognitiver Werkzeuge bereit, die es dem Einzelnen ermöglichen, die pathologischen Veränderungen zu kompensieren. Der Cognitive Reserve Index Questionnaire (CRIq), der zur Bewertung des Niveaus der kognitiven Reserve entwickelt wurde, um eine bessere Diagnose und Behandlung zu ermöglichen, berücksichtigt die Jahre der Ausbildung und mögliche Schulungen von mindestens sechs Monaten, um die Bildungsbelastung der kognitiven Reserve zu bewerten. Klinisch korreliert die Ausbildung negativ mit dem Schweregrad der Demenz, jedoch positiv mit der Atrophie der grauen Substanz, dem intrakraniellen Volumen und der allgemeinen globalen Kognition. Neurologisch korreliert die Ausbildung mit einer größeren funktionellen Konnektivität zwischen frontoparietalen Regionen und einer größeren Kortexdicke im linken unteren Temporallappen. Zusätzlich zum Ausbildungsniveau hat sich gezeigt, dass Zweisprachigkeit die Aufmerksamkeit und die kognitive Kontrolle sowohl bei Kindern als auch bei älteren Erwachsenen verbessert und den Beginn von Demenz verzögert. Sie ermöglicht dem Gehirn, die zugrunde liegenden Pathologien besser zu tolerieren, und kann als Schutzfaktor betrachtet werden, der positiv zur kognitiven Reserve beiträgt. Ein weiterer Indikator für die kognitive Reserve ist der Beruf. Studien legen nahe, dass der Beruf während des gesamten Lebens eine additive und unabhängige Quelle der kognitiven Reserve darstellen kann. Normalerweise wird dabei die letzte oder die längste Berufstätigkeit berücksichtigt. Die Berufswerte können hinsichtlich der damit verbundenen kognitiven Belastung variieren. Einige andere gängige Indizes wie Prestige oder Gehalt können ebenfalls berücksichtigt werden. Die mit dem CRIq gemessene Arbeitstätigkeit beurteilt Berufe im Erwachsenenalter. Es stehen fünf verschiedene Ebenen der Arbeitstätigkeit zur Verfügung, die sich im Grad der intellektuellen Beteiligung und persönlichen Verantwortung unterscheiden. Die Arbeitstätigkeit wurde als Anzahl der Jahre in jedem Beruf im Laufe des Lebens erfasst. Der Beruf als Indikator für die kognitive Reserve korreliert positiv mit lokaler Effizienz und funktioneller Konnektivität im rechten medialen Temporallappen. Kognitiv anregendere Berufe sind schwach mit einem besseren Gedächtnis verbunden, korrelieren jedoch stärker mit besseren exekutiven Funktionen. Diese beiden Indikatoren werden normalerweise zusammen gemessen und korrelieren stark miteinander. Eine genetische Studie mit Hilfe der Mendelschen Randomisierungsanalyse zeigte, dass ein hoher Beschäftigungsgrad mit einem geringeren Risiko für Alzheimer verbunden war. Darüber hinaus bestätigte diese Studie, dass der berufliche Bildungsstand einen unabhängigen Effekt auf das Alzheimerrisiko hatte, selbst wenn der Bildungsabschluss berücksichtigt wurde.
Prämorbide Intelligenz Aus psychometrischen Tests abgeleitete Intelligenzquotienten haben sich als wertvolle Ersatzmaße für die kognitive Reserve erwiesen, wobei höhere Werte im Vergleich zum Mittelwert mit langsamerem kognitiven Abbau in Zusammenhang stehen. Allerdings kann der prämorbide IQ weniger Einfluss auf die Abbaurate einiger kognitiver Teilbereiche haben, wie etwa der Verarbeitungsgeschwindigkeit.Gazes, Yunglin; Lee, Seonjoo; Fang, Zhiqian; Mensing, Ashley; Noofoory, Diala; Nazario, Geneva Hidalgo; Babukutty, Reshma; Habeck, Christian; Stern, Yaakov: IQ moderation of cognitive decline supports cognitive reserve and not brain maintenance, 2021-02-23, URL https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.02.19.21251920v1.full, Abruf: 2024-08-17, doi:10.1101/2021.02.19.21251920, englisch Der Grad der Verbindung zwischen IQ und kognitiver Reserve kann zwischen verschiedenen Demenztypen unterschiedlich sein.
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