Samotne wyprawy na Antarktydę zmniejszają ludzkie mózgi

[ad_1]

Według nowych badań, po spędzeniu 14 mroźnych miesięcy na Antarktydzie, dziewięciu ekspedytorów opuściło kontynent z nieco mniejszymi mózgami.

Zespół naukowców zeskanował mózgi ekspedytorów przed podróżą i po niej i stwierdził, że niektóre struktury narządu skurczyły się podczas podróży. W szczególności struktura mózgu ma kluczowe znaczenie dla uczenia się i pamięć zwany hipokampem stracił znaczną objętość. Wyniki, opublikowane dzisiaj (4 grudnia) w The New England Journal of Medicine, sugerują, że ekspedytorzy mogli przegapić bardzo potrzebną stymulację mózgu, mieszkając i pracując w odizolowanej stacji badawczej na lodzie polarnym, z kilkoma wybranymi osobami i przez całe miesiące.

Skurcz mózgu może również osłabić zdolność ekspedytorów do przetwarzania emocji i interakcji z innymi, ponieważ hipokamp jest „kluczem” do tych zdolności poznawczych, współautor Alexander Stahn, badacz medycyny kosmicznej w Charité – Universitätsmedizin Berlin i asystent profesora nauk medycznych w psychiatrii na University of Pennsylvania, powiedział Live Science w e-mailu.

Zmiany w mózgu widoczne w zespole Antarktydy odbijają się echem podobny obserwacje u gryzoni, co sugeruje, że przedłużone okresy izolacji społecznej osłabiają zdolność mózgu do budowy nowych neuronów. Życie w „monotonnym” środowisku, miejscu, które rzadko się zmienia i zawiera kilka interesujących obiektów lub pokoi do zbadania, wydaje się przyspieszać zmiany w mózgach gryzoni, które przypominają te obserwowane przez ekspedytorów, szczególnie w hipokampie. Jako jeden z niewielu obszarów mózgu generujących neurony do dorosłości, hipokamp nieustannie przeplata nasze obwody neuronowe, gdy uczymy się i zdobywamy nowe wspomnienia, zgodnie z BrainFacts.org.

Związane z: 50 niesamowitych faktów na temat Antarktydy

Chociaż mózg gryzoni wydaje się polegać na stymulacji środowiskowej, aby utrzymać hipokamp, ​​mniej wiadomo na temat wpływu izolacji i monotonii na ludzki mózg. Stahn i jego współautorzy sądzili, że zdalna stacja badawcza w biegun południowy może służyć jako idealne laboratorium do badania. Stahn przede wszystkim bada, jak mózg może się zmienić podczas długich podróży kosmicznych, ale Antarktyda pozwoliła mu zbadać te efekty nieco bliżej domu, powiedział.

„Można go uznać za doskonały analog kosmiczny do oceny skutków przedłużonej izolacji i izolacji” – powiedział.

Omawiana polarna stacja badawcza, zwana Neumayer Station III, stoi na szelfie lodowym Ekström w pobliżu Morza Weddella i mieści dziewięć osób w miesiącach zimowych, zgodnie z Alfred Wegener Institute, który obsługuje stację. Sam budynek zawiera większość przestrzeni roboczych zespołu, części wspólnych i pomieszczeń zaopatrzenia, wznoszących się nad pokrytym śniegiem szelfem lodowym na 16 hydraulicznych rozpórkach. Otoczona przez przeraźliwie zimną pustynię stacja z pewnością wpisuje się w podręcznikową definicję „odizolowanego”.

Stacja Neumayer III

Stacja Neumayer III stoi na szelfie lodowym Ekström w pobliżu Morza Weddella. (Zdjęcie dzięki uprzejmości Alexander Stahn)

Zanim ekspedytorzy skulili się na zimę na Antarktydzie, Stahn i jego współautorzy skanowali mózgi badanych za pomocą rezonans magnetyczny (MRI), który wykorzystuje silne pole magnetyczne i fale radiowe do rejestrowania strukturalnych obrazów mózgu. Z przyczyn medycznych jeden z ekspedytorów nie mógł poddać się rezonansowi magnetycznemu, ale autorzy zmierzyli wewnętrzne poziomy białka zwanego mózgowym czynnikiem neurotroficznym (BDNF) u wszystkich dziewięciu członków zespołu. Białko BDNF wspomaga wzrost nowych neuronów i umożliwia przeżycie początkującym komórkom; bez BDNF hipokamp nie może tworzyć nowych połączeń neuronowych.

Autorzy przetestowali poziomy BDNF i zdolności poznawcze ekspedycji podczas całej wyprawy, ponownie skanując mózgi po powrocie do domu. Naukowcy wyciągnęli te same pomiary od dziewięciu zdrowych uczestników, którzy nie pojechali na wyprawę.

Rzeczywiście, ekspedytorzy stracili większą objętość hipokampa i BDNF w ciągu 14 miesięcy na biegunie południowym niż grupa, która pozostała w domu.

Związane z: Antarctica: Lodowy spód świata (zdjęcia)

W szczególności region hipokampa zwany zakrętem zębatym znacznie zanikł u ośmiu ekspedytorów poddanych rezonansowi magnetycznemu. Region ten służy jako siedlisko neurogenezy w hipokampie i zapisuje wspomnienia wydarzeń, zgodnie z BrainFacts.org. Średnio zakręt zębaty każdego ekspedytora skurczył się o około 4% do 10% podczas pobytu na stacji badawczej.

Ekspedytorzy z większą utratą objętości w zakręcie zębatym również radzili sobie gorzej w testach przetwarzania przestrzennego i selektywnej uwagi, w porównaniu z wynikami uzyskanymi przed wyprawą. Inne obszary mózgów ekspedytorów również wydawały się kurczyć podczas podróży, w tym kilka miejsc na korze mózgowej (pomarszczona zewnętrzna warstwa mózgu); plamami tymi był lewy zakręt ogonowo-ogonowy, prawy grzbietowo-boczny kora przedczołowa i lewa kora oczodołowo-czołowa.

Regiony mózgu zaznaczone na czerwono wskazują obszary, w których ekspedytorzy mieli większą utratę objętości istoty szarej niż ludzie, którzy nie spędzili dłuższego czasu na Antarktydzie.

Regiony mózgu zaznaczone na czerwono wskazują obszary, w których ekspedytorzy mieli większą utratę objętości istoty szarej niż ludzie, którzy nie spędzili dłuższego czasu na Antarktydzie. (Źródło zdjęcia: The New England Journal of Medicine 2019)

Ćwierć drogi ekspedycji poziomy BDNF ekspedytorów już spadły w porównaniu z poziomami wyjściowymi i ostatecznie spadły średnio o około 45%. Poziomy te utrzymywały się na niskim poziomie nawet 1,5 miesiąca po powrocie do domu. Badania wykazały, że większe zmniejszenie poziomów BDNF koreluje z większą utratą objętości w zakręcie zębatym sprzed wyprawy.

Ponieważ w badaniu wzięło udział tylko dziewięć osób, autorzy podkreślili, że ich „dane należy interpretować ostrożnie”. Zauważyli, że na podstawie samych badań autorzy nie mogą ustalić, które elementy wyprawy stanowiły deprywację społeczną lub środowiskową. Niemniej naukowcy powiedzieli, że wyniki wskazują, że przedłużona izolacja może wyczerpać ludzki mózg BDNF, zmienić strukturę hipokampa i podważyć ważne funkcje poznawcze, takie jak pamięć.

Naukowcy badają obecnie kilka możliwych sposobów zapobiegania temu kurczeniu się mózgu, „takich jak określone ćwiczenia fizyczne i rzeczywistość wirtualna w celu zwiększenia stymulacji sensorycznej”, powiedział Stahn. Teoretycznie, jeśli odkrycia z badań na gryzoniach są prawdziwe u ludzi, „wzbogacenie” środowiska człowieka nowymi przedmiotami i czynnościami może ochronić hipokamp przed kurczeniem się, twierdzili autorzy.

Pierwotnie opublikowany w dniu Nauka na żywo.

Jak to działa Banner

Chcesz więcej nauki? Uzyskaj subskrypcję naszej siostrzanej publikacji Magazyn „How It Works”, aby uzyskać najnowsze niesamowite wiadomości naukowe. (Źródło zdjęcia: Future plc)

[ad_2]