Проведя 14 холодных месяцев в Антарктиде, девять исследователей покинули континент с немного меньшими мозгами, согласно новому исследованию.
Группа исследователей проверила мозг экспедиции до и после поездки и обнаружила, что некоторые структуры в органе сократились во время поездки. В частности, структура мозга, важная для обучения и памяти, называемая гиппокамп, потеряла значительный объем. Результаты, опубликованные сегодня (4 декабря) в Медицинском журнале Новой Англии, показывают, что экспедиции, возможно, упустили столь необходимую стимуляцию мозга, живя и работая в изолированной исследовательской станции на полярном льду, имея только немногие выбирают людей и месяцами подряд.
Сокращение мозга может также подорвать способность экспедиторов обрабатывать эмоции и взаимодействовать с другими, потому что гиппокамп является «ключом» к этим когнитивным способностям, соавтор Александр Стэн, исследователь космической медицины в Charité - Universitätsmedizin Berlin и доцент кафедры Медицинская наука в психиатрии в Университете Пенсильвании, сообщил Live Science в электронном письме.
Изменения мозга, наблюдаемые в антарктической команде, повторяют аналогичные наблюдения, сделанные на грызунах, которые предполагают, что длительные периоды социальной изоляции ослабляют способность мозга создавать новые нейроны. Жизнь в «монотонной» среде, месте, которое редко меняется и содержит мало интересных объектов или помещений для исследования, похоже, вызывает изменения в мозге грызунов, которые напоминают те, что видели у экспедиторов, особенно в гиппокампе. По словам BrainFacts.org, в качестве одной из немногих областей мозга, которые генерируют нейроны во взрослом возрасте, гиппокамп постоянно перестраивает наши нервные цепи, когда мы учимся и приобретаем новые воспоминания.
Хотя мозг грызунов, по-видимому, полагается на стимуляцию окружающей среды для поддержания гиппокампа, о влиянии изоляции и монотонности на мозг человека известно меньше. Стэн и его соавторы подумали, что удаленная исследовательская станция на Южном полюсе может послужить идеальной лабораторией для исследований. Стэн прежде всего изучает, как мозг может измениться во время длительных космических путешествий, но Антарктида позволила ему изучить эти эффекты немного ближе к дому, сказал он.
«Его можно считать отличным космическим аналогом для оценки последствий длительной изоляции и заключения», - сказал он.
По данным Института Альфреда Вегенера, который управляет станцией, рассматриваемая полярная исследовательская станция, называемая станцией Неймайера III, стоит на ледяном шельфе Экстрем у моря Уэдделла и в зимние месяцы вмещает девять человек. Само здание содержит большую часть рабочих мест команды, помещений общего пользования и комнат снабжения, возвышающихся над заснеженным шельфовым льдом на 16 гидравлических стойках. Окруженная горько-холодной пустыней, станция, безусловно, соответствует определению из учебника «изолированный».
Перед тем, как экспедиции присели к зиме в Антарктике, Стэн и его соавторы сканировали мозг испытуемых с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), которая использует сильное магнитное поле и радиоволны для захвата структурных изображений мозга. По медицинским показаниям один из участников экспедиции не мог пройти МРТ, но авторы измерили внутренние уровни белка, называемого нейротрофическим фактором мозга (BDNF), для всех девяти членов команды. Белок BDNF поддерживает рост новых нейронов и позволяет выживающим клеткам выживать; без BDNF гиппокамп не может создавать новые нейронные связи.
Авторы проверяли уровни BDNF и когнитивные способности экспедиции на протяжении всей экспедиции, снова сканируя их мозг после возвращения команды домой. Исследователи также сделали те же измерения из девяти здоровых участников, которые не пошли в экспедицию.
Конечно же, экспедиции потеряли больше объема гиппокампа и BDNF за 14 месяцев на Южном полюсе, чем группа, которая осталась дома.
В частности, область гиппокампа, называемая зубчатой извилиной, значительно опускалась в восьми экспедициях, которые прошли МРТ. По данным BrainFacts.org, этот регион служит очагом нейрогенеза в гиппокампе и записывает воспоминания о событиях. В среднем каждая зубчатая извилина экспедиции сокращалась примерно на 4-10% за время пребывания на исследовательской станции.
Экспедиционеры с большей потерей объема в зубчатой извилине также показали худшие результаты в тестах пространственной обработки и избирательного внимания по сравнению с их оценками перед экспедицией. Другие области мозга экспедиционеров также, казалось, сжимались во время поездки, включая несколько пятен на коре головного мозга (сморщенный внешний слой мозга); этими пятнами были левая парагиппокампальная извилина, правая дорсолатеральная префронтальная кора и левая орбитофронтальная кора.
Четверть пути экспедиции, уровни BDNF экспедиции уже упали от их базовых уровней, и в конечном итоге они в среднем снизились примерно на 45%. Эти уровни оставались низкими даже через 1,5 месяца после возвращения команды домой. По словам исследователей, большее снижение уровней BDNF коррелировало с большей потерей объема в зубчатой извилине до и после экспедиции.
Поскольку их исследование включало только девять человек, авторы подчеркнули, что их «данные следует интерпретировать с осторожностью». Только на основании своих исследований авторы не могут определить, какие элементы экспедиции представляли собой социальную или экологическую депривацию, в частности, отметили они. Тем не менее, по словам исследователей, результаты намекают на то, что длительная изоляция может истощить человеческий мозг BDNF, изменить структуру гиппокампа и подорвать важные когнитивные функции, такие как память.
В настоящее время исследователи изучают несколько возможных способов предотвращения такого сокращения мозга, "такие как специальные физические упражнения и виртуальная реальность для усиления сенсорной стимуляции", сказал Стэн. Теоретически, если результаты исследований на грызунах верны для людей, «обогащение» среды человека новыми предметами и действиями может защитить гиппокамп от усадки, считают авторы.
