Pränatale und postnatale Einflüsse auf die Gehirnentwicklung

Forschungsrahmen
Die Studie NeoTwins ist ein gemeinsames Projekt des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung und der Klinik für Geburtsmedizin der Charité – Universitätsmedizin Berlin. Ziel ist es, zu verstehen, wie genetische Faktoren und Umwelteinflüsse vor und nach der Geburt die frühe Gehirnentwicklung prägen. Durch den Fokus auf Zwillingsschwangerschaften lassen sich genetische Konstanz und Umweltdifferenzen systematisch voneinander unterscheiden.

 

Pränatale Untersuchungen 
Ein zentraler Bestandteil von NeoTwins ist die Untersuchung von Müttern bereits während der Schwangerschaft. Zwischen der 20. und 30. Schwangerschaftswoche finden umfassende Erhebungen statt. Diese beinhalten Interviews, Fragebögen sowie die Sammlung biologischer Proben, die Hinweise auf hormonelle Belastungen, Schadstoffe und Stressmarker geben können. Zusätzlich kommen tragbare Messgeräte wie Fitnesstracker und mobile Luftsensoren zum Einsatz, um Alltagsbelastungen und Umweltbedingungen präzise zu erfassen. Auf diese Weise wird ein umfassendes Bild der pränatalen Umwelt gezeichnet, das später mit den Merkmalen der kindlichen Gehirnentwicklung in Beziehung gesetzt werden kann.       

 

Postnatale Untersuchungen
Kurz nach der Geburt werden die Zwillinge untersucht. Neben biologischen Proben stehen hierbei insbesondere nicht-invasive MRT-Messungen im Vordergrund, die während des natürlichen Schlafs der Neugeborenen durchgeführt werden. So lassen sich sowohl anatomische Strukturen als auch funktionelle Eigenschaften des Gehirns erfassen. Ergänzende Fragebögen und medizinische Unterlagen erlauben die Einbettung dieser Daten in den individuellen Gesundheits- und Entwicklungskontext.

 

 

Zwillingsvergleich
Ein zentrales Potenzial von NeoTwins liegt im direkten Vergleich von Zwillingspaaren. Unterschiede zwischen eineiigen Zwillingen, die genetisch identisch sind, lassen sich auf pränatale oder postnatale Umweltfaktoren zurückführen. Bei zweieiigen Zwillingen konzentrieren wir uns auf gleichgeschlechtliche Paare, um geschlechtsspezifische Unterschiede auszuschließen. Da diese Zwillinge nur etwa die Hälfte ihrer Gene teilen, wird auch der genetische Beitrag sichtbar. Auch die Art der Plazentation spielt eine Rolle: Bei getrennten Plazenten erhält jeder Fötus seine Versorgung individuell, wodurch Unterschiede in Nährstoffen, Hormonen oder Schadstoffexposition stärker sichtbar werden. Bei gemeinsam genutzten Plazenten können Zwillinge ähnliche Umwelteinflüsse erleben, da sie dieselben Nährstoffe und Hormone teilen. Gleichzeitig kann ungleiche Blutversorgung bei gemeinsam genutzten Plazenten zu Wachstumsunterschieden führen. Der Vergleich von eineiigen und zweieiigen Zwillingen ermöglicht, genetische und umweltbedingte Einflüsse zu untersuchen, wobei die Plazentation die Interpretation der Umweltwirkung zusätzlich beeinflussen kann.

Forschungsziele
Das Projekt adressiert eine grundlegende Frage der Entwicklungsneurowissenschaft:

• Welche Merkmale der Gehirnentwicklung werden besonders stark durch Umweltbedingungen beeinflusst?
• In welchem Ausmaß wirkt die pränatale Umwelt auf neuronale Plastizität ein?
• Und wie setzen sich diese frühen Unterschiede in der postnatalen Entwicklung fort?

 

Bedeutung
Während viele Zwillingsstudien erst im Kindes- oder Jugendalter ansetzen, rückt NeoTwins die früheste Entwicklungsphase in den Fokus. In dieser Phase ist das Gehirn besonders plastisch, sodass genetische und Umweltfaktoren nachhaltige Effekte auf kognitive, soziale und gesundheitliche Verläufe entfalten können. Durch die Einbeziehung pränataler Umweltfaktoren, biologischer Marker, bildgebender Verfahren und Zwillingsvergleiche trägt diese Studie zu einem differenzierten Verständnis der Interaktion von Genetik und Umwelt in der frühen menschlichen Entwicklung bei.