Vietettyään 14 kylmää kuukautta Antarktissa, yhdeksän retkikunnan lähtivät mantereelta hieman pienemmillä aivoilla, uuden tutkimuksen mukaan.
Tutkimusryhmä tutki ekspedittoreiden aivot ennen matkaa ja sen jälkeen ja havaitsi, että tietyt elimen rakenteet olivat kutistuneet matkan aikana. Erityisesti oppimiselle ja muistille kriittinen aivorakenne, nimeltään hippokampus, oli menettänyt merkittävän määrän. Tulokset, jotka julkaistaan tänään (4. joulukuuta) New England Journal of Medicine -julkaisussa, viittaavat siihen, että ekspeditorit ovat ehkä unohtaneet kaivatun aivojen stimulaation elämällä ja työskentelemällä eristetyllä tutkimusasemalla polaarijäällä, jolla on vain harvat valitsevat ihmiset kuukausien ajan.
Aivojen kutistuminen voi myös heikentää ekspediaattorien kykyä käsitellä tunteita ja olla vuorovaikutuksessa muiden kanssa, koska hippokampus on "avain" kognitiivisille kyvyille, avustaja Alexander Stahn, Charitén - Universitätsmedizin Berliinin avaruuslääketieteen tutkija ja apulaisprofessori lääketiede psykiatriassa Pennsylvanian yliopistossa, kertoi Live Sciencelle sähköpostissa.
Etelämantereen joukkueessa havaitut aivojen muutokset kaikuvat samanlaisilla jyrsijöillä tehdyillä havainnoilla, jotka viittaavat siihen, että pitkittyneet sosiaalisen eristyksen kaudet tylsäävät aivojen kykyä rakentaa uusia neuroneja. Asuminen "yksitoikkoisessa" ympäristössä, paikassa, joka muuttuu harvoin ja sisältää muutama mielenkiintoinen kohde tai huone, jota tutkitaan, näyttää herättävän muutoksia jyrsijöiden aivoissa, jotka muistuttavat tutkimusmatkailijoiden näkemyksiä, etenkin hippokampuksessa. BrainFacts.org: n mukaan hippokampus kehittää jatkuvasti hermopiiriämme, kun opimme ja saamme uusia muistoja, koska ne tuottavat neuroneja aikuisuuteen.
Vaikka jyrsijöiden aivot näyttävät tukeutuvan ympäristön stimulaatioon hippokampuksen ylläpitämiseksi, eristyksen ja monotonian vaikutuksista ihmisen aivoihin tiedetään vähemmän. Stahn ja hänen tekijänsä ajattelivat, että etelänavan etätutkimusasema voisi olla täydellinen laboratorio tutkittavaksi. Stahn tutkii ensisijaisesti kuinka aivot saattavat muuttua pitkän aikavälin avaruusmatkojen aikana, mutta Antarctica antoi hänelle mahdollisuuden tutkia näitä vaikutuksia hiukan lähempänä kotia, hän sanoi.
"Sitä voidaan pitää erinomaisena avaruusanalogina pitkäaikaisen eristyksen ja synnytyksen vaikutusten arvioimiseksi", hän sanoi.
Kyseinen polaaritutkimusasema, nimeltään Neumayer Station III, seisoo Ekströmin jäähyllyllä lähellä Weddellinmerta ja taloaa yhdeksän ihmistä talvikuukausien ajan, asemaa ylläpitävän Alfred Wegener -instituutin mukaan. Itse rakennus sisältää suurimman osan ryhmän työtiloista, yleisistä tiloista ja tarvikkeista, jotka sijaitsevat lumen peittämän jäähyllyn yläpuolella 16 hydraulisella tuella. Katkera-kylmän erämaan ympäröimä asema sopii varmasti oppikirjan määritelmään "eristetty".
Ennen kuin tutkimusmatkailijat metsästyivät Antarktiksen talveksi, Stahn ja hänen tekijänsä skannasivat tutkijoiden kohteet aivoihin magneettikuvauskertomuksella (MRI), joka käyttää voimakasta magneettikenttää ja radioaaltoja kaatamaan aivojen rakennekuvia. Lääketieteellisistä syistä yhdelle tutkijoista ei voitu suorittaa MRI: tä, mutta tekijät mittasivat aivopohjaisen neurotrofisen tekijän (BDNF) nimisen proteiinin sisäiset tasot kaikille yhdeksälle ryhmän jäsenelle. BDNF-proteiini tukee uusien neuronien kasvua ja mahdollistaa orastavien solujen selviytymisen; ilman BDNF: tä hippokampus ei voi luoda uusia hermoyhteyksiä.
Kirjoittajat testasivat retkikunnan BDNF-tasoja ja kognitiivista suorituskykyä koko retkikunnan ajan, skannaamalla heidän aivonsa uudelleen joukkueen paluun jälkeen kotiin. Tutkijat ottivat samat mittaukset myös yhdeksästä terveestä osallistujasta, jotka eivät menneet retkikuntaan.
Tosiaan, ekspeditorit menettivät enemmän hippokampuksen määrää ja BDNF: ää 14 kuukauden aikana etelänavalla kuin kotona pysynyt ryhmä.
Erityisesti hippokampuksen alue, jota kutsutaan dentaattiseksi gyrukseksi, laski merkittävästi kahdeksaan tutkijaan, joille tehtiin MRI. Tämä alue toimii hipokampuksen neurogeneesin leima-altaana ja tallentaa tapahtumien muistoja, väittää BrainFacts.org. Keskimäärin jokainen ekspedittajan dentate gyrus -juusto kutistui tutkimusasemalla ollessaan noin 4–10%.
Expeditionerit, joiden tilavuushäviöt olivat suuremmat dentaatti-gyrusissa, suoriutuivat myös huonommin alueellisen prosessoinnin ja valikoivan huomion kokeissa verrattuna niiden pisteisiin ennen retkeilyä. Myös muiden tutkimusmatkailijoiden aivojen alueet näyttivät kutistuvan matkan aikana, mukaan lukien useita aivokuoren pisteitä (aivojen ryppyinen ulkokerros); nämä täplät olivat vasen parahippocampal gyrus, oikea dorsolateral prefrontaali aivokuori ja vasen orbitofrontaali aivokuori.
Neljänneksen matkan läpi retkikunnan, retkikuntien BDNF-tasot olivat jo laskeneet lähtötasolleen ja lopulta ne laskivat keskimäärin noin 45%. Nämä tasot pysyivät alhaisina jopa 1,5 kuukauden kuluttua joukkueen paluusta kotiin. Suuremmat BDNF-tason alennukset korreloivat suuremman tilavuushäviön kanssa hammastetussa gyrus-tilassa ennen tutkimusmatkaa jälkikäteen, tutkimus totesi.
Koska heidän tutkimukseensa osallistui vain yhdeksän ihmistä, kirjoittajat korostivat, että heidän tietojaan olisi tulkittava varoen. Pelkästään tutkimuksensa perusteella kirjoittajat eivät voi päätellä, mitkä retkikunnan elementit muodostivat sosiaalisen tai ympäristöön liittyvän puutteen, he huomauttivat. Tutkijoiden mukaan tulokset kuitenkin viittaavat siihen, että pitkäaikainen eristäminen voi kuluttaa BDNF: n ihmisen aivot, muuttaa hippokampuksen rakennetta ja heikentää tärkeitä kognitiivisia toimintoja kuten muistia.
Tutkijat tutkivat tällä hetkellä useita mahdollisia tapoja estää tämä aivojen kutistuminen ", kuten erityiset fyysiset harjoitusrutiinit ja virtuaalitodellisuus aistien stimulaation lisäämiseksi", Stahn sanoi. Teoreettisesti, jos jyrsijätutkimuksissa tehdyt tulokset pitävät paikkansa ihmisillä, ihmisen ympäristön "rikastuminen" uusilla esineillä ja toiminnoilla voisi suojata hippokampusta kutistukselta, kirjoittajat sanoivat.
