Po strávení 14 chladných mesiacov v Antarktíde opustilo podľa novej štúdie deväť expedícií kontinent s mierne menšími mozgami.
Tím vedcov skenoval mozgy expedície pred cestou a po nej a zistil, že niektoré štruktúry v orgáne sa počas cesty zmenšili. Najmä štruktúra mozgu kritická pre učenie a pamäť nazývaná hippocampus stratila významný objem. Výsledky zverejnené dnes (4. decembra) v The New England Journal of Medicine naznačujú, že expedičníci mohli vynechať toľko potrebnú stimuláciu mozgu tým, že žijú a pracujú v izolovanej výskumnej stanici na polárnom ľade, iba s málo vybraných ľudí a mesiace na konci.
Zmršťovanie mozgu môže tiež oslabiť schopnosť expedície spracovať emócie a interagovať s ostatnými, pretože hippocampus je „kľúčom“ k týmto kognitívnym schopnostiam, spoluautor Alexander Stahn, výskumný pracovník v oblasti vesmírnej medicíny na Charite - Universitätsmedizin Berlin a pomocný profesor lekárska veda v psychiatrii na Pensylvánskej univerzite, informovala spoločnosť Live Science v e-maile.
Mozgové zmeny pozorované v antarktickom tíme odrážajú podobné pozorovania u hlodavcov, čo naznačuje, že predĺžené obdobia sociálnej izolácie otupujú mozgovú schopnosť vytvárať nové neuróny. Zdá sa, že život v „monotónnom“ prostredí, mieste, ktoré sa zriedka mení a obsahuje niekoľko zaujímavých predmetov alebo miestností na preskúmanie, vyvoláva zmeny v mozgu hlodavcov, ktoré sa podobajú tým, ktoré sa vyskytujú v expedíciách, najmä v hippocampu. Ako jedna z mála oblastí mozgu, ktorá generuje neuróny do dospelosti, hippocampus neustále prepája naše nervové obvody, keď sa učíme a získavame nové spomienky, podľa BrainFacts.org.
Hoci sa zdá, že mozog hlodavcov sa spolieha na stimuláciu prostredia na udržanie hipokampu, o účinkoch izolácie a monotónie na ľudský mozog sa vie menej. Stahn a jeho spoluautori si mysleli, že vzdialená výskumná stanica na južnom póle by mohla slúžiť ako perfektné laboratórium na vyšetrenie. Stahn v prvom rade študuje, ako sa mozog môže zmeniť počas dlhodobého cestovania do vesmíru, ale Antarktída mu umožnila tieto účinky preskúmať trochu bližšie k domovu.
„Je možné považovať za vynikajúci analóg vesmíru na posúdenie účinkov predĺženej izolácie a uväznenia,“ uviedol.
Príslušná polárna výskumná stanica, nazývaná stanica Neumayer III, stojí na ľadovom šelfe Ekström neďaleko Weddellského mora a počas zimných mesiacov je tu ubytovaná deväť ľudí. Podľa Inštitútu Alfreda Wegenera, ktorý ju prevádzkuje. Samotná budova obsahuje väčšinu pracovných priestorov tímu, spoločných priestorov a zásobovacích priestorov, ktoré sa týčia nad zasneženou ľadovou poličkou na 16 hydraulických vzperách. Stanica je obklopená horkou studenou divočinou a určite zodpovedá učebnicovej definícii „izolovaná“.
Pred expedíciou sa uchytili na antarktickú zimu, Stahn a jeho spoluautori naskenovali mozgy subjektov pomocou magnetickej rezonancie (MRI), ktorá využíva silné magnetické pole a rádiové vlny na zachytenie štruktúrnych obrazov mozgu. Z lekárskych dôvodov jeden z expedičných pracovníkov nemohol podstúpiť MRI, ale autori merali vnútorné hladiny proteínu nazývaného neurotrofický faktor odvodený z mozgu (BDNF) u všetkých deviatich členov tímu. Proteín BDNF podporuje rast nových neurónov a umožňuje prežívajúcim nádejným bunkám; bez BDNF nemôže hippocampus vytvoriť nové nervové spojenia.
Autori testovali úrovne expedície BDNF a kognitívne výkony počas expedície a skenovali ich mozgy po tom, čo sa tím vrátil domov. Vedci tiež nakreslili rovnaké merania od deviatich zdravých účastníkov, ktorí sa na výprave nezúčastnili.
Je zrejmé, že expedičníci počas 14 mesiacov na južnom póle stratili viac hipokampálneho objemu a BDNF ako skupina, ktorá zostala doma.
Najmä oblasť hippocampu s názvom dentate gyrus sa výrazne namočila v ôsmich expedičných lekároch, ktorí podstúpili MRI. Podľa BrainFacts.org táto oblasť slúži ako ohnisko neurogenézy v hipokampe a zaznamenáva spomienky na udalosti. V priemere sa zubný gyrus každej expedície počas pobytu na výskumnej stanici zmenšil o približne 4% až 10%.
Expediční lekári s väčšou stratou objemu v gyruse dentate tiež mali horšie výsledky pri testoch priestorového spracovania a selektívnej pozornosti v porovnaní so svojimi skóre pred expedíciou. Zdá sa, že počas cesty sa zmenšili aj ďalšie oblasti mozgu expedície, vrátane niekoľkých škvŕn na mozgovej kôre (pokrčená vonkajšia vrstva mozgu); tieto škvrny boli ľavý parahippocampálny gyrus, pravý dorsolaterálny prefrontálny kortex a ľavý orbitofrontálny kortex.
Štvrtina cesty expedíciou hladiny BDNF expedície už klesli zo svojich východiskových úrovní a nakoniec sa priemerne znížili asi o 45%. Tieto úrovne zostali nízke dokonca aj 1,5 mesiaca po tom, čo sa tím vrátil domov. Väčšie zníženie hladín BDNF korelovalo s väčšou stratou objemu v gyruse dentate od pred expedíciou do potom.
Pretože ich štúdia zahŕňala iba deväť ľudí, autori zdôraznili, že „ich údaje by sa mali interpretovať opatrne“. Len na základe vlastného prieskumu autori nemôžu určiť, ktoré prvky expedície predstavovali sociálnu alebo environmentálnu depriváciu, konkrétne poznamenali. Vedci však tvrdia, že výsledky naznačujú, že predĺžená izolácia môže vyčerpať ľudský mozog BDNF, zmeniť štruktúru hippocampu a oslabiť dôležité kognitívne funkcie, ako je pamäť.
Vedci v súčasnosti skúmajú niekoľko možných spôsobov, ako zabrániť tomuto zmršťovaniu mozgu, „ako napríklad špecifické cvičebné cvičenia a virtuálna realita na zvýšenie senzorickej stimulácie,“ uviedol Stahn. Teoreticky, ak zistenia zo štúdií na hlodavcoch platia u ľudí, „obohatenie“ prostredia človeka novými predmetmi a činnosťami by mohlo chrániť hippocampus pred zmršťovaním, uviedli autori.
