Geistige Entwicklung bei Kindern

Geistige Entwicklung

Eine Vielzahl von Studien mit gestillten und flaschenernährten Kindern zeigte positive Zusammenhänge zwischen Stillen und geistiger Entwicklung, mit langfristigen Auswirkungen bis ins Erwachsenenalter [ 1;2;3 ].


Auch das Geburtsgewicht scheint eine Rolle für die positive Wirkung des Stillens auf die Gehirnentwicklung zu spielen: In der United Kingdom Millennium Cohort Study führte Stillen zu einer verbesserten kognitiven Entwicklung insbesondere bei Frühgeborenen [ 4 ].

Eine aktuelle Studie fand unter Verwendung einer speziellen Gehirn-Magnetresonanztomographie (MRT) mögliche Hinweise darauf, dass ausschließliches Stillen, im Vergleich zu nicht oder nur teilweisem Stillen, das Wachstum der weißen Gehirnsubstanz (fettreiche Membranen der Nervenfasern, eine der Grundvoraussetzungen für schnelle Signalleitung) um 20 bis 30 Prozent steigern kann [ 5 ]. Ausschließliches Stillen für mindestens drei Monate führte hier im Alter von zwei Jahren zu einer verbesserten Entwicklung in Bereichen des Gehirns, denen Sprache, Emotionen und Kognition zugeordnet werden. Säuglinge, die länger als ein Jahr gestillt wurden, zeigten signifikant erhöhtes Hirnwachstum in den Arealen für Motorik. Die gestillten Kinder zeigten später erhöhte Sprachfähigkeit, Sehvermögen und motorische Kontrolle.

Diese Effekte könnten auf die unterschiedliche Zusammensetzung von Muttermilch und Flaschennahrung zurückgeführt werden, zum Beispiel auf die Fettsäuren und ihre Verstoffwechselung. Eine aktuelle Studie, in der Mütter während der Stillzeit vermehrt die Omega-3-Fettsäure Docosahexaensäure (DHA) in Form von Fisch zu sich nahmen, ergab, dass längere Stilldauer mit verbessertem Sprachverständnis im Alter von drei Jahren sowie mit verbesserter verbaler und nonverbaler Intelligenz mit sieben Jahren verbunden war [ 6 ]. Gestillte Säuglinge von Müttern, die mindestens zwei Portionen Fisch pro Woche aßen, zeigten mit drei Jahren bessere visuo-motorische Fähigkeiten. Eine andere Studie fand Assoziationen zwischen dem Stillen, Polymorphismen im FADS2-Gen (das eine Rolle im Fettsäurestoffwechsel spielt) und höherem Bildungserfolg im Alter von zwölf Jahren, weniger überaktivem Verhalten mit drei Jahren sowie einen Trend zu einem höheren Intelligenzquotienten [ 7 ].

Neben der Ernährung bestimmen auch noch andere Umwelteinflüsse das Wachstum und die funktionelle Entwicklung des Gehirns in den ersten Lebensjahren. Die Vorteile des Stillens scheinen unter anderem durch Faktoren wie Geburtsalter, Geschlecht und genetischem Hintergrund beeinflusst zu werden. Studien zeigen, dass emotionale Gesundheit, physischer Kontakt mit den primären Bezugspersonen, stimulierender Augenkontakt und Kommunikation in der frühen Lebensphase wichtige Faktoren für die strukturelle Entwicklung und Stimulation des Gehirns darstellen und somit essentiell für die geistigen Fähigkeiten eines Kindes im späteren Leben sind.

Rolle der langkettigen, mehrfach ungesättigten Fettsäuren (LCP)

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Abbildung 1: Die beiden wichtigsten LCPs in Muttermilch: DHA und AA. DHA besteht aus 22 Kohlenstoffatomen mit 6 Doppelbindungen – die erste an der Position n-3. AA besteht aus 20 Kohlenstoffatomen mit 4 Doppelbindungen – die erste an der Position n-6.

Etwa vom Beginn des dritten Schwangerschaftstrimesters bis zu einem Alter von zwei Jahren legt das Gehirn einen Wachstumsspurt ein [ 8;9 ]. Der Peak dieses Spurts liegt um den Zeitpunkt der Geburt [ 8 ]. In dieser Periode steigt der Gehalt an der LCP-Fettsäure DHA (Docosahexaensäure) dramatisch durch Zellvermehrung und DHA-Einlagerung an [ 9 ]. Obwohl Säuglinge einen gewissen Anteil an DHA selbst aus Vorläuferfettsäuren synthetisieren können [ 10;11;12;13 ], geschieht dies jedoch nur langsam und nicht ausreichend. Deshalb sind Säuglinge auf eine DHA-Zufuhr über die Ernährung angewiesen. Mit der DHA-Zufuhr muss auch für eine ausreichende Zufuhr an der LCP-Fettsäure AA (Arachidonsäure) gesorgt werden, da sowohl DHA als auch AA um dieselben Enzyme konkurrieren.

Etwa vom Beginn des dritten Schwangerschaftstrimesters bis zu einem Alter von zwei Jahren legt das Gehirn einen Wachstumsspurt ein [ 8;9 ].
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Abbildung 2: Fehlerscore und Latenzzeit (Reaktionszeit) des "matching familiar figures test" (MFFT) bei Kindern im Alter von sechs Jahren, die in ihren ersten vier Lebensmonaten entweder eine Aptamil-Säuglingsnahrung mit oder ohne LCP erhielten bzw. gestillt wurden [ 18 ].

Gestillte Säuglinge haben höhere DHA-Konzentrationen im Gehirn im Vergleich zu Säuglingen, die Nahrungen ohne LCP-Supplementierung erhielten [ 14;15 ]. Man vermutet, dass der höhere DHA-Status gestillter Säuglinge für bessere kognitive Fähigkeiten dieser Kinder verantwortlich sein könnte [ 16 ]. Diese verbesserten geistigen Fähigkeiten scheinen bis ins Erwachsenenalter anzudauern [ 17 ].

In einer klinischen Studie zeigten Kinder mit sechs Jahren, die als Säuglinge in den ersten vier Lebensmonaten eine Aptamil-Säuglingsnahrung mit LCP erhielten oder gestillt wurden, im Vergleich zu Kindern ohne LCP in den ersten Lebensmonaten, eine wesentlich schnellere Reaktion beim "matching familiar figures test" (s. Abb. 2), bei dem Kinder kleinste Unterschiede bei Zeichnungen identifizieren sollen [ 18 ]. Auch in anderen Intelligenztests waren sie effizienter beim Verstehen und Lösen von Problemen. Dies könnte große Bedeutung für die Lernfähigkeit in der Schule haben.

Rolle des Eisens

Unter Eisenmangel, sowohl in utero als auch postnatal, kann es zu einer gestörten und teilweise irreversiblen Entwicklung der Gehirnstruktur und -funktion kommen, da Eisen essenziell für die Entstehung und Ausdifferenzierung von Gehirnzellen und bestimmten Hirnregionen ist [ 19;20 ].

Nicht-anämischer Eisenmangel ist bei Kleinkindern in entwickelten Ländern weit verbreitet. Daten aus den USA, Neuseeland und sieben europäischen Regionen zeigen, dass viele Kinder einen niedrigen Eisenstatus haben, mit steigender Tendenz [ 21;22;23 ]. Verzehrsdaten der DONALD-Studie weisen darauf hin, dass circa 30 Prozent aller Kleinkinder in Deutschland nicht ausreichend mit Eisen versorgt sind [ 24 ].

Rolle des Cholins

Cholin ist ein wichtiger Baustein in den Nervenmembranen und spielt eine Rolle für das Gedächtnis. Hohe Cholinkonzentrationen im Gehirn und Rückenmark sind wichtig für den Verschluss des Neuralrohrs und die Gehirnentwicklung. Eine bedarfsdeckende Cholinversorgung während der Schwangerschaft wird sowohl bei Tieren als auch bei Menschen mit einer gesunden fetalen Hirnentwicklung assoziiert, mit langfristig positiven Auswirkungen auf geistige Funktionen, einschließlich Gedächtnis, und erfährt daher erhöhte Aufmerksamkeit für eine pränatale Anwendung [ 25;26 ].

Fußnoten
  1. Oddy, W., Li, J., Whitehouse, A., Zubrick, S., Malacova, E. Breastfeeding duration and academic achievement at 10 years. Pediatrics 2011;127:e137-45
  2. Drane, D., Logemann, J. A critical evaluation of the evidence on the association between type of infant feeding and cognitive development. Paediatr Perinat Epidemiol 2000;14:349-56
  3. Anderson, J., Johnstone, B., Remley, D. Breast-feeding and cognitive development: a meta-analysis. Am J Clin Nutr 1999;70:525-35
  4. Quigley, M., Hockley, C., Carson, C., Kelly, Y., Renfrew, M., Sacker, A. Breastfeeding is associated with improved child cognitive development: a population-based cohort study. J Pediatr 2012;160:25-32 Deoni, S.
  5. Dean, D. 3., Piryatinsky, I., O'Muircheartaigh, J., Waskiewicz, N., Lehman, K., Han, M., Dirks, H. Breastfeeding and early white matter development: A cross-sectional study. Neuroimage 2013;15:77-86
  6. Belfort, M., Rifas-Shiman, S., Kleinman, K., Guthrie, L., Bellinger, D., Taveras, E., Gillman, M., Oken, E. Infant feeding and childhood cognition at ages 3 and 7 years: Effects of breastfeeding duration and exclusivity. JAMA Pediatr 2013;167:836-44
  7. Groen-Blokhuis, M., Franic, S., van Beijsterveldt, C., de Geus, E., Bartels, M., Davies, G., Ehli, E., Xiao, X., Scheet, P., Althoff, R., Hudziak, J., Middeldorp, C., Boomsma, D. A prospective study of the effects of breastfeeding and FADS2 polymorphisms on cognition and hyperactivity/attention problems. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet 2013;162B:457-65
  8. Dobbing, J., Sands, J. Comparative aspects of the brain growth spurt. Early Hum Dev 1979;3:79-83
  9. Lauritzen, L., Hansen, H., Jørgensen, M., Michaelsen, K. The essentiality of long chain n-3 fatty acids in relation to development and function of the brain and retina. Prog Lipid Res 2001;40:1-94
  10. Demmelmair, H., von Schenck, U., Behrendt, E., Sauerwald, T., Koletzko, B. Estimation of arachidonic acid synthesis in full term neonates using natural variation of 13C content. J Pediatr Gastroenterol Nutr 1995;21:31-6
  11. Carnielli, V., Luijendijk, I., Van Goudoever, J., Sulkers, E., Boerlage, A., Degenhart, H., Sauer, P. Structural position and amount of palmitic acid in infant formulas: effects on fat, fatty acid, and mineral balance. J Pediatr Gastroenterol Nutr 1996;23:553-60
  12. Salem, N. J., Wegher, B., Mena, P., Uauy, R. Arachidonic and docosahexaenoic acids are biosynthesized from their 18-carbon precursors in human infants. Proc Natl Acad Sci U S A 1996;93:49-54Sauerwald, T.,
  13. Hachey, D., Jensen, C., Chen, H., Anderson, R., Heird, W. Intermediates in endogenous synthesis of C22:6 omega 3 and C20:4 omega 6 by term and preterm infants. Pediatr Res 1997;41:183-7>
  14. Farquharson, J., Cockburn, F., Patrick, W., Jamieson, E., Logan, R. Infant cerebral cortex phospholipid fatty-acid composition and diet. Lancet 1992;340:810-3
  15. Makrides, M., Neumann, M., Byard, R., Simmer, K., Gibson, R. Fatty acid composition of brain, retina, and erythrocytes in breast- and formula-fed infants. Am J Clin Nutr 1994;60:189-94
  16. Anderson, J., Johnstone, B., Remley, D. Breast-feeding and cognitive development: a meta-analysis. Am J Clin Nutr 1999;70:525-35
  17. Mortensen, E., Michaelsen, K., Sanders, S., Reinisch, J. The association between duration of breastfeeding and adult intelligence. JAMA 2002;287:2365-71
  18. Willatts, P., Forsyth, S., Agostoni, C., Casaer, P., Riva, E., Boehm, G. Effects of long-chain PUFA supplementation in infant formula on cognitive function in later childhood. Am J Clin Nutr 2013;98:536S-42S
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  20. McCann, J., Ames, B. An overview of evidence for a causal relation between iron deficiency during development and deficits in cognitive or behavioral function. Am J Clin Nutr 2007;85:931-45
  21. Bamberg, R. Occurrence and detection of iron-deficiency anemia in infants and toddlers. Clin Lab Sci 2008;21:225-31
  22. Freeman, V., Mulder, J., van't Hof, M., Hoey, H., Gibney, M. A longitudinal study of iron status in children at 12, 24 and 36 months. Public Health Nutr 1998;1:93-100
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  24. Kersting M, Clausen K. Ernährungsphysiologische Auswertung einer repräsentativen Verzehrsstudie bei Säuglingen und Kleinkindern VELS mit dem Instrumentarium der DONALD Studie. In: Schlussbericht. Forschungsinstitut für Kinderernährung 2003 Dortmund
  25. Zeisel, S. The fetal origins of memory: the role of dietary choline in optimal brain development. J Pediatr 2006;149:S131-6
  26. Wu, B., Dyer, R., King, D., Richardson, K., Innis, S. Early second trimester maternal plasma choline and betaine are related to measures of early cognitive development in term infants. PLoS One 2012;7:e43448

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