Провівши 14 холодних місяців в Антарктиді, дев'ять експедиторів покинули континент з трохи меншими мізками, згідно з новим дослідженням.
Команда дослідників перевірила мізки експедиторів до і після подорожі та виявила, що певні структури в органі скоротилися під час поїздки. Зокрема, структура мозку, критична для навчання та пам'яті під назвою гіпокамп, втратила значний обсяг. Результати, опубліковані сьогодні (4 грудня) у The New England Journal of Medicine, говорять про те, що експедитори, можливо, упустили необхідну стимуляцію мозку, живучи та працюючи в ізольованій дослідницькій станції на полярному льоду, маючи лише мало хто вибирає людей і місяцями під кінець.
Усадка мозку також може підірвати здатність експедиторів переробляти емоції та взаємодіяти з іншими, адже гіпокамп є "ключовим" до цих пізнавальних здібностей, співавтор Олександр Стан, дослідник космічної медицини в Charité - Universitätsmedizin Berlin та доцент кафедри Медична наука з психіатрії в Університеті Пенсільванії, повідомила Live Science в електронному листі.
Зміни мозку, що спостерігаються в команді Антарктики, є повторенням подібних спостережень, зроблених у гризунів, які дозволяють припустити, що тривалі періоди соціальної ізоляції притупляють здатність мозку будувати нові нейрони. Життя в "монотонному" середовищі, місце, яке рідко змінюється і містить мало цікавих предметів чи приміщень для дослідження, здається, спонукає зміни в мозку гризунів, що нагадують тих, що спостерігаються в експедиторах, особливо в гіпокампі. Як один з небагатьох регіонів мозку, який генерує нейрони в дорослому віці, гіпокамп постійно переповнює нашу нервову схему, коли ми навчаємось і отримуємо нові спогади, повідомляє BrainFacts.org.
Хоча мозок гризунів, здається, покладається на стимулювання навколишнього середовища для підтримки гіпокампу, про вплив ізоляції та одноманітності на людський мозок відомо менше. Стан та його співавтори вважали, що віддалена дослідницька станція на Південному полюсі може послужити ідеальною лабораторією для дослідження. Перш за все, Стан вивчає, як мозок може змінюватися під час тривалих космічних подорожей, але Антарктида дозволила йому вивчити ці ефекти трохи ближче до дому, сказав він.
"Це можна вважати відмінним космічним аналогом для оцінки наслідків тривалої ізоляції та ув'язнення", - сказав він.
Відповідно до полярної дослідницької станції під назвою Neumayer Station III, стоїть на льодовій шельфі Екстрем біля моря Ведделла і взимку проживає дев'ять людей, повідомляє Інститут Альфреда Вегенера, який керує станцією. Сама будівля містить більшість робочих місць колективу, загальні приміщення та приміщення для зберігання, що висить над засніженим крижаним шельфом на 16 гідравлічних опорах. Оточена гірко-холодною пустелею, станція, безумовно, відповідає визначенню підручника як «ізольована».
Перед тим, як експедитори зациклювалися на Антарктичній зимі, Стан та його співавтори сканували мозок випробуваних за допомогою магнітно-резонансної томографії (МРТ), яка використовує сильне магнітне поле та радіохвилі для зйомки структурних зображень мозку. З медичних причин один з експедиторів не міг пройти МРТ, але автори виміряли внутрішній рівень білка, який називався нейротрофним фактором, отриманим від мозку (BDNF), для всіх дев'яти членів команди. Білок BDNF підтримує ріст нових нейронів і дає змогу клітинам, що починають виживати; без BDNF гіпокамп не може створити нові нейронні зв’язки.
Автори перевіряли рівень BDNF експедиторів та пізнавальну ефективність протягом усієї експедиції, знову скануючи їх мізки після повернення команди додому. Дослідники також провели ті ж вимірювання у дев'яти здорових учасників, які не вирушили в експедицію.
Впевнені, що експедитори втратили більше обсягів гіпокампа та БДНФ протягом своїх 14 місяців на Південному полюсі, ніж група, яка залишилася вдома.
Зокрема, область гіпокампу під назвою зубчаста звивина помітно занурилася у вісім експедиторів, які пройшли МРТ. Цей регіон служить вогнищем нейрогенезу в гіпокампі і записує спогади про події, повідомляє BrainFacts.org. В середньому, зубчасті звивини кожного експедитора зменшилися приблизно на 4% до 10% під час перебування на дослідницькій станції.
Експедитори з більшими втратами об'єму в зубчастій звивині також виграли гірше на тестах просторової обробки та вибіркової уваги, порівняно з їхніми оцінками перед експедицією. Інші ділянки мозку експедиторів також, здавалося, скорочуються під час подорожі, включаючи кілька плям на корі головного мозку (зморщений зовнішній шар головного мозку); ці плями представляли собою ліву параіпокампальну звивину, праву дорсолатеральну передню кору та ліву орбітофронтальну кору.
На чверті шляху експедиції рівень BDNF експедиторів вже впав від базового рівня, і вони в кінцевому підсумку знизилися в середньому приблизно на 45%. Ці рівні залишилися низькими навіть через 1,5 місяця після повернення команди додому. Більше зниження рівня BDNF корелює з більшими втратами об'єму зубчастої звивини від початку експедиції до подальшого, йдеться у дослідженні.
Оскільки у їхньому дослідженні було включено лише дев’ять осіб, автори підкреслили, що їх "дані слід тлумачити обережно". Грунтуючись лише на своїх дослідженнях, автори не можуть визначити, які елементи експедиції, зокрема, зазначили соціальні чи екологічні дефіцити. Тим не менш, зазначають дослідники, результати натякають на те, що тривала ізоляція може виснажити людський мозок BDNF, змінити структуру гіпокампу та підірвати важливі когнітивні функції, такі як пам'ять.
В даний час дослідники досліджують кілька можливих способів запобігання цього скорочення мозку, "наприклад, специфічні фізичні вправи та віртуальна реальність для посилення сенсорної стимуляції", - сказав Стан. Теоретично, якщо результати досліджень на гризунах справдяться у людини, "збагачення" оточення людини новими предметами та діями може захистити гіпокамп від усадки, вважають автори.
