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Aufgrund der Wirkung des THC auf das Gehirn wurde es auf mögliche bleibende Veränderungen in Struktur oder Funktion untersucht. Dabei wurden keine (etwa durch Computertomographie sichtbaren) Veränderungen erkannt. Allerdings hat eine Untersuchung ergeben, dass der Konsum durch Jugendliche einen Einfluss auf die Entwicklung des Gehirns haben kann; es wurde bei Menschen, die vor einem Alter von 17 Jahren Cannabis konsumieren, ein verringertes Hirnvolumen sowie ein erhöhtes Verhältnis von weißer zu grauer Hirnmasse festgestellt. (W. Wilson et al., Journal of Addictive Diseases, 19, 1-22 (2000)). Solche Effekte sind aber vermutlich stark von der Frühzeitigkeit und vor allem der Intensität des Konsums im Jugendalter abhängig. Gleiches gilt für den negativen Einfluss von Cannabiskonsum auf die Entwicklung (was im Übrigen weniger auf hirnphysiologische Veränderungen, sondern überwiegend auf die Beeinträchtigung der Lernfähigkeit aufgrund der Drogenwirkungen zurückzuführen ist).
Daneben ergab eine Studie, dass die Großhirnrinde von Langzeitkonsumenten schlechter durchblutet ist (Volkow et al., Psychatry Research: Neuroimaging, 67, 29-38 (1996); Block et al., NeuroReport, 11, 749-753 (2000)).
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