După ce au petrecut 14 luni frigide în Antarctica, nouă expeditori au părăsit continentul cu creierele puțin mai mici, potrivit unui nou studiu.
O echipă de cercetători a scanat creierul expeditorilor înainte și după călătorie și a constatat că anumite structuri din organ s-au micșorat în timpul călătoriei. În special, o structură a creierului critică pentru învățare și memorie numită hipocamp a pierdut volum semnificativ. Rezultatele, publicate astăzi (4 decembrie) în The New England Journal of Medicine, sugerează că expeditorii ar fi putut să lipsească de stimularea creierului atât de necesară trăind și lucrând într-o stație de cercetare izolată pe gheața polară, cu doar un puțini oameni selectați și luni întregi.
Reducerea creierului poate submina și capacitatea expeditorilor de a prelucra emoțiile și de a interacționa cu ceilalți, deoarece hipocampul este „cheia” acelor abilități cognitive, coautorul Alexander Stahn, cercetător în medicină spațială la Charité - Universitätsmedizin Berlin și profesor asistent al știința medicală în psihiatrie de la Universitatea din Pennsylvania, a declarat la Live Science într-un e-mail.
Modificările creierului observate în echipa Antarcticii răsună observații similare făcute la rozătoare, care sugerează că perioade prelungite de izolare socială contură capacitatea creierului de a construi noi neuroni. Trăind într-un mediu „monoton”, un loc care se schimbă rar și care conține puține obiecte sau camere interesante de explorat, pare să promoveze schimbări în creierul rozătoarelor care seamănă cu cele văzute în expeditori, în special în hipocamp. Ca una dintre puținele regiuni ale creierului care generează neuroni la vârsta adultă, hipocampul ne reface continuu circuitele neuronale pe măsură ce învățăm și obținem noi amintiri, potrivit BrainFacts.org.
Deși creierul rozătoare pare să se bazeze pe stimularea mediului pentru a susține hipocampul, se știe mai puțin despre efectele izolării și monotoniei asupra creierului uman. Stahn și coautorii săi au considerat că o stație de cercetare la distanță la Polul Sud ar putea servi drept laboratorul perfect pentru a investiga. Stahn studiază în primul rând modul în care creierul s-ar putea schimba în timpul călătoriilor spațiale pe termen lung, dar Antarctica i-a permis să examineze aceste efecte un pic mai aproape de casă, a spus el.
„Poate fi considerat un excelent analog de spațiu pentru a evalua efectele izolării și închisorii prelungite”, a spus el.
Stația de cercetare polară în cauză, numită Neumayer Station III, se află pe raftul de gheață Ekström de lângă Marea Weddell și găzduiește nouă persoane prin lunile de iarnă, potrivit Institutului Alfred Wegener, care conduce stația. Clădirea în sine conține cele mai multe spații de lucru ale echipei, zone comune și camere de aprovizionare, care se află deasupra raftului de gheață acoperit de zăpadă pe 16 bare hidraulice. Înconjurată de sălbăticie rece-rece, stația se potrivește cu siguranță definiției manualului „izolat”.
Înainte de expediționarii sări în timpul iernii Antarctice, Stahn și coautorii săi au scanat creierul subiecților prin imagistica prin rezonanță magnetică (RMN), care folosește un câmp magnetic puternic și unde radio pentru a capta imagini structurale ale creierului. Din motive medicale, unul dintre expeditori nu a putut suferi RMN, dar autorii au măsurat nivelurile interne ale unei proteine numite factor neurotrofic derivat din creier (BDNF) pentru toți cei nouă membri ai echipei. Proteina BDNF susține creșterea de noi neuroni și permite celulelor în devenire să supraviețuiască; fără BDNF, hipocampul nu poate crea noi conexiuni neuronale.
Autorii au testat nivelul BDNF al expediționarilor și performanțele cognitive pe toată durata expediției, scanându-și din nou creierul după ce echipa s-a întors acasă. Cercetătorii au tras, de asemenea, aceleași măsurători de la nouă participanți sănătoși care nu au participat la expediție.
Destul de sigur, expediționarii au pierdut mai mult volum de hipocamp și BDNF în timpul celor 14 luni la Polul Sud decât grupul care a rămas acasă.
În special, o regiune a hipocampului numită dentat gyrus a scăzut semnificativ în cei opt expeditori care au suferit RMN. Această regiune servește ca patul fierbinte al neurogenezei din hipocamp și înregistrează amintirile evenimentelor, potrivit BrainFacts.org. În medie, girul dentat al fiecărui expeditor s-a micșorat cu aproximativ 4% până la 10% în timpul șederii la stația de cercetare.
Expeditorii cu o pierdere mai mare de volum în girul dentat s-au comportat mai slab la testele de prelucrare spațială și atenție selectivă, comparativ cu scorurile lor înainte de expediție. Alte zone ale creierului expeditorilor au părut, de asemenea, să se micșoreze în timpul călătoriei, inclusiv mai multe pete pe cortexul cerebral (stratul exterior ridicat al creierului); aceste pete erau gyrusul parahippocampal stâng, cortexul prefrontal dorsolateral drept și cortexul orbitofrontal stâng.
Un sfert din parcursul expediției, nivelurile BDNF ale expediționarilor au scăzut deja de la nivelurile lor de bază și, în cele din urmă, au scăzut cu aproximativ 45%, în medie. Aceste niveluri au rămas scăzute chiar și la 1,5 luni după ce echipa s-a întors acasă. Reduceri mai mari ale nivelurilor de BDNF s-au corelat cu o pierdere mai mare de volum în girul dentat, înainte de expediție până după aceea, a spus studiul.
Deoarece studiul lor a cuprins doar nouă persoane, autorii au subliniat că „datele lor ar trebui interpretate cu prudență”. Bazându-se doar pe cercetările lor, autorii nu pot determina ce elemente ale expediției au constituit o privare socială sau de mediu, în special, au remarcat. Cu toate acestea, au spus cercetătorii, rezultatele sugerează că izolarea prelungită poate epuiza creierul uman al BDNF, modifică structura hipocampului și subminează funcții cognitive importante precum memoria.
Cercetătorii cercetează în prezent mai multe moduri posibile de prevenire a contracției creierului, „cum ar fi rutine specifice de exerciții fizice și realitatea virtuală pentru a crește stimularea senzorială”, a spus Stahn. Teoretic, dacă descoperirile din studiile rozătoarelor sunt valabile la om, „îmbogățirea” mediului unei persoane cu elemente și activități noi ar putea proteja hipocampul de contracție, au spus autorii.
