След като прекарали 14 фригидни месеца в Антарктида, девет експедитори напуснали континента с малко по-малки мозъци, според ново проучване.
Екип изследователи сканираха мозъците на експедиторите преди и след пътуването и установиха, че определени структури в органа са се свили по време на пътуването. По-специално, мозъчната структура, критична за ученето и паметта, наречена хипокампус, загуби значителен обем. Резултатите, публикувани днес (4 декември) в The New England Journal of Medicine, предполагат, че експедиторите може да са пропуснали много необходимата мозъчна стимулация, като живеят и работят в изолирана изследователска станция на полярния лед, само с няколко избрани хора и месеци наред.
Свиването на мозъка може също да подкопае способността на експедиторите да обработват емоции и да взаимодействат с другите, тъй като хипокампусът е "ключов" за тези познавателни способности, съавторът Александър Стан, изследовател на космическата медицина в Charité - Universitätsmedizin Berlin и асистент на медицинска наука по психиатрия в Университета на Пенсилвания, каза Live Science в имейл.
Мозъчните промени, наблюдавани в екипа на Антарктида, отекват подобни наблюдения, направени при гризачи, които предполагат, че продължителните периоди на социална изолация притъпяват способността на мозъка да изгражда нови неврони. Животът в "монотонна" среда, място, което рядко се променя и съдържа малко интересни обекти или помещения за изследване, изглежда подтиква промени в мозъка на гризачите, които приличат на тези, наблюдавани в експедиторите, особено в хипокампуса. Като един от малкото мозъчни региони, генериращи неврони в зряла възраст, хипокампусът непрекъснато пренасилва нашата нервна верига, докато се учим и придобиваме нови спомени, според BrainFacts.org.
Въпреки че мозъкът на гризачите изглежда разчита на стимулиране на околната среда, за да поддържа хипокампуса, за ефектите на изолацията и монотонността върху човешкия мозък се знае по-малко. Стан и неговите съавтори смятат, че отдалечена изследователска станция на Южния полюс може да служи като перфектната лаборатория за проучване. Основно Стан проучва как мозъкът може да се промени по време на дългосрочното космическо пътуване, но Антарктида му позволи да проучи тези ефекти малко по-близо до дома, каза той.
"Може да се счита за отличен космически аналог за оценка на ефекта от продължителната изолация и задържането", каза той.
Въпросната полярна изследователска станция, наречена Neumayer Station III, стои на ледения шелф на Ekström близо до морето Weddell и приютява девет души през зимните месеци, според института на Алфред Вегенер, който управлява станцията. Самата сграда съдържа повечето от работните помещения на екипа, общите части и помещенията за снабдяване, надвиснали над заснежения леден шелф върху 16 хидравлични подпори. Заобиколена от горчиво-студена пустиня, станцията със сигурност отговаря на определението на учебника за „изолирана“.
Преди експедиторите да навлязат през зимата на Антарктида, Стан и неговите съавтори сканират мозъка на субектите чрез магнитен резонанс (ЯМР), който използва силно магнитно поле и радиовълни, за да заснеме структурни изображения на мозъка. По медицински причини един от експедиторите не може да се подложи на ЯМР, но авторите измерват вътрешните нива на протеин, наречен мозъчен невротрофичен фактор (BDNF) за всички девет членове на екипа. BDNF протеинът подпомага растежа на нови неврони и дава възможност на пъпките клетки да оцелеят; без BDNF хипокампусът не може да изгради нови невронни връзки.
Авторите тестваха нивата на BDNF на експедиторите и когнитивното представяне през цялата експедиция, като отново сканираха мозъка им, след като екипът се завърна у дома. Изследователите също направиха същите измервания от девет здрави участници, които не отидоха в експедицията.
Със сигурност достатъчно, експедиторите загубиха повече хипокампанен обем и BDNF по време на своите 14 месеца на Южния полюс, отколкото групата, която остана вкъщи.
По-специално, регионът на хипокампуса, наречен зъбен зъб, потънал значително в осемте експедитори, подложени на ЯМР. Този регион служи като основата на неврогенезата в хипокампуса и записва спомени за събития, според BrainFacts.org. Средно, зъбният вирус на всеки експедитор се свива с около 4% до 10% по време на престоя си в изследователската станция.
Експедиторите с по-голяма загуба на обем в зъбния вирус също се представиха по-лошо на тестове за пространствена обработка и селективно внимание в сравнение с резултатите им преди експедицията. Други области на мозъците на експедиторите също изглежда се свиват по време на пътуването, включително няколко петна по кората на главния мозък (набръчкания външен слой на мозъка); тези петна бяха лявата парахипокампа на вирус, дясната дорсолатерална префронтална кора и лявата орбитофронтална кора.
Една четвърт от пътя през експедицията нивата на BDNF на експедиторите вече паднаха от базовите си нива и в крайна сметка те намаляха средно с около 45%. Тези нива останаха ниски дори 1,5 месеца след като екипът се завърна у дома. По-голямото намаление на нивата на BDNF корелира с по-голяма загуба на обем в зъбния свитък от преди експедицията след това, се казва в проучването.
Тъй като в проучването им са включени само девет души, авторите подчертават, че "техните данни трябва да се тълкуват с повишено внимание". Само въз основа на своите изследвания авторите не могат да определят кои елементи от експедицията представляват социални или екологични лишения, конкретно, отбелязват те. Независимо от това, според изследователите, резултатите намекват, че продължителната изолация може да изтощи човешкия мозък на BDNF, да промени структурата на хипокампуса и да подкопае важни познавателни функции като паметта.
В момента изследователите проучват няколко възможни начина за превенция на това свиване на мозъка, "като специфични физически упражнения и виртуална реалност за увеличаване на сетивната стимулация", каза Стан. Теоретично, ако откритията от проучвания върху гризачи се окажат верни при хора, „обогатяването“ на средата на човек с нови предмети и дейности би могло да предпази хипокампуса от свиване, посочват авторите.
