Reversible Änderung der Hirnstruktur Unerwarteter Effekt von Kaffee: Das bewirkt Koffein im Gehirn

Kaffee ist für viele ein Lebenselixier, ohne das sie morgens kaum in den Tag kämen. Doch das enthaltene Koffein scheint nicht nur wach zu machen, sondern auch messbare Änderungen in der Hirnstruktur hervorzurufen – zumindest zeitweise. Denn Forscher aus Bern haben gezeigt, dass regelmäßiger Koffeinkonsum die graue Substanz im Gehirn temporär schrumpfen lässt.

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Bern/Schweiz – Kaffee ist als Wachmacher bekannt. Für viele gehört er zur morgendlichen Routine am Frühstückstisch. Das enthaltene Koffein wird aber zum Fluch, wenn es kurz vorm zu Bett gehen konsumiert wird. Dann drohen Schlafprobleme – und damit Leistungseinbußen des Gedächtnis. So haben verschiedene Studien bereits gezeigt, dass Schlafentzug sich auf die graue Substanz des Gehirns auswirkt.

Kann also regelmäßiger Koffeinkonsum durch schlechteren Schlaf Hirnstrukturen verändern? Dieser Frage ist ein Forscherteam um Dr. Carolin Reichert und Prof. Dr. Christian Cajochen von der Universität Basel und den Universitären Psychiatrischen Kliniken Basel in einer Studie nachgegangen.

An der Studie nahmen 20 junge, gesunde Personen teil, die auch im Alltag regelmäßig Kaffee tranken. Sie bekamen zweimal zehn Tage lang Tabletten zur Einnahme und sollten in dieser Zeit auf jede sonstige Koffeinzufuhr verzichten. In dem einen Studienzeitraum erhielten sie Tabletten mit Koffein, im anderen Tabletten ohne Wirkstoff (Placebo). Jeweils zum Ende der zehn Tage maßen die Forscher das Volumen der grauen Substanz der Probanden durch Hirnscans. Außerdem beobachteten sie die Schlafqualität der Teilnehmenden im Schlaflabor durch Hirnstrommessungen (EEG).

Gleicher Schlaf, aber weniger Graue Substanz

Der Vergleich der Daten zeigte zur Überraschung der Forscher, dass die Koffeinpräparate nicht zu schlechterem Schlaf führten: Die Teilnehmenden schliefen gleich tief, egal ob sie Koffeintabletten oder das Placebo eingenommen hatten.

Einen deutlichen Unterschied gab es aber bei der der grauen Substanz: Nach zehn Tagen Placebo – also Koffeinabstinenz – fiel deren Volumen größer aus als nach der gleichen Zeitspanne mit den Koffeintabletten. Als graue Substanz bezeichnet man Teile des zentralen Nervensystems, die vorwiegend aus den Zellkörpern der Nervenzellen bestehen, während die weiße Substanz mehrheitlich aus den Leitungsbahnen, den langen Fortsätzen der Nervenzellen bestehen.

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Koffeinwirkung ist nicht zwingend negativ für das Gehirn

Besonders deutlich war der Unterschied im rechten medialen Temporallappen des Gehirns, inklusive des Hippocampus, einer Hirnregion, die zentral für das Gedächtnis ist. Zwar stellten die Forscher in entsprechenden Tests eine geringere Gedächtnisleistung nach der Koffein-Periode fest. „Die Veränderung der grauen Substanz lässt sich aber nicht mit den Funktionseinbußen korrelieren“, betont Studienleiterin Reichert. „Unsere Ergebnisse bedeuten nicht zwingend, dass Koffeinkonsum negative Auswirkungen auf das Gehirn hat. Aber offensichtlich verändert der alltägliche Koffeinkonsum unsere kognitive Hardware, was zumindest Anlass für weitere Studien geben sollte.“

Die Gesundheitseffekte von Koffein seien bisher hauptsächlich in Patientenstudien untersucht worden, über die Auswirkungen auf Gesunde gebe es noch Forschungsbedarf, erklärt die Forscherin. Sie hebt hervor, dass Koffein zwar das Volumen an grauer Substanz zu reduzieren scheint, sich aber bereits nach zehn Tagen Koffeinentzug bei den Probanden wieder deutlich regeneriert hatte. „Die Veränderungen der Hirnmorphologie scheinen also temporär. Aber systematische Vergleiche zwischen Kaffeetrinkern und Personen, die üblicherweise kein oder nur wenig Koffein konsumieren, fehlen bisher“, sagt Reichert.

Originalpublikation: Yu-Shiuan Lin, Janine Weibel, Hans-Peter Landolt, Francesco Santini, Martin Meyer, Julia Brunmair, Samuel M. Meier-Menches, Christopher Gerner, Stefan Borgwardt, Christian Cajochen, Carolin Reichert: Daily Caffeine Intake Induces Concentration-Dependent Medial Temporal Plasticity in Humans: A multimodal double-blind randomized-controlled trial, Cerebral Cortex (2021), doi: 10.1093/cercor/bhab005

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