Pēc 14 nedzīvu mēnešu pavadīšanas Antarktīdā deviņi ekspeditori pameta kontinentu ar nedaudz mazākām smadzenēm, liecina jauns pētījums.
Pētnieku grupa pirms un pēc brauciena skenēja ekspedīcijas dalībnieku smadzenes un atklāja, ka ceļojuma laikā noteiktas orgānu struktūras ir sarukušas. Jo īpaši smadzenīšu struktūra, kas ir kritiska mācībām un atmiņai un ko sauc par hipokampu, bija zaudējusi ievērojamu apjomu. Rezultāti, kas šodien (4. decembrī) publicēti laikrakstā The New England Journal of Medicine, liek domāt, ka ekspeditori, iespējams, nokavējuši tik ļoti nepieciešamo smadzeņu stimulāciju, dzīvojot un strādājot izolētā pētniecības stacijā uz polārā ledus, kur ir tikai daži izvēlas cilvēkus un vairākus mēnešus beidzas.
Smadzeņu saraušanās var arī mazināt ekspedīcijas dalībnieku spēju apstrādāt emocijas un mijiedarboties ar citiem, jo hipokampis ir šo izziņas spēju atslēga, saka līdzautors Aleksandrs Stahns, kosmosa medicīnas pētnieks Charité - Universitätsmedizin Berlīnē un docents medicīnas zinātne psihiatrijā Pensilvānijas universitātē, Live Science pavēstīja e-pastā.
Smadzeņu izmaiņas, kas novērotas Antarktikas komandā, atkārto līdzīgus novērojumus, kas veikti grauzējiem, kas liek domāt, ka ilgstoši sociālās izolācijas periodi aizkavē smadzeņu spēju veidot jaunus neironus. Dzīvojot "vienmuļā" vidē, vietā, kas reti mainās un kurā ir maz interesantu priekšmetu vai istabu, kuras izpētīt, šķiet, ka pamudina grauzēju smadzenes, kas līdzinās tām, kuras redzamas ekspedīcijās, īpaši hipokampā. Kā viens no nedaudzajiem smadzeņu reģioniem, kas ģenerē neironus pilngadībā, hipokamps nepārtraukti stiepj mūsu neironu shēmas, kad mācāmies un iegūstam jaunas atmiņas, liecina BrainFacts.org.
Kaut arī šķiet, ka grauzēju smadzenes paļaujas uz vides stimulēšanu, lai uzturētu hipokampu, mazāk ir zināms par izolācijas un monotonijas ietekmi uz cilvēka smadzenēm. Stahns un viņa līdzautori domāja, ka attāla pētījumu stacija Dienvidpolā varētu kalpot par perfektu izmeklēšanas laboratoriju. Stahns galvenokārt pēta, kā smadzenes varētu mainīties ilgstošu kosmisko ceļojumu laikā, taču Antarktīda ļāva viņam izpētīt šos efektus mazliet tuvāk mājām, viņš sacīja.
"To var uzskatīt par lielisku kosmosa analogu, lai novērtētu ilgstošas izolācijas un norobežojuma ietekmi," viņš teica.
Saskaņā ar Alfrēda Vegenera institūta datiem, kas vada staciju, attiecīgā polāro pētījumu stacija, kas tiek saukta par Neumayer Station III, atrodas uz Ekström ledus plauktiņa netālu no Weddell jūras. Tajā ziemas mēnešos atrodas deviņi cilvēki. Pati ēka satur lielāko daļu komandas darba vietu, koplietošanas telpas un piegādes telpas, kas atrodas virs sniega klāta ledus plaukta uz 16 hidrauliskiem statņiem. Rūgtā un aukstā tuksneša ieskautā stacija noteikti atbilst mācību grāmatas definīcijai “izolēts”.
Pirms ekspedīcijas dalībnieki nonāca Antarktikas ziemā, Stahns un viņa līdzautori skenēja subjektu smadzenes, izmantojot magnētiskās rezonanses attēlveidošanu (MRI), kas smadzeņu strukturālo attēlu uztveršanai izmanto spēcīgu magnētisko lauku un radioviļņus. Medicīnisku iemeslu dēļ vienam no ekspedīcijas dalībniekiem neizdevās veikt MRI, bet autori visiem deviņiem komandas locekļiem izmērīja olbaltumvielu, ko sauc par smadzenēm iegūto neirotrofisko faktoru (BDNF), iekšējo līmeni. BDNF proteīns atbalsta jaunu neironu augšanu un ļauj budding šūnām izdzīvot; bez BDNF hipokampuss nevar izveidot jaunus neironu savienojumus.
Autori visā ekspedīcijas laikā pārbaudīja ekspedīcijas dalībnieku BDNF līmeni un izziņas veiktspēju, vēlreiz skenējot viņu smadzenes pēc komandas atgriešanās mājās. Pētnieki tos pašus mērījumus veica arī no deviņiem veseliem dalībniekiem, kuri nebija devušies ekspedīcijā.
Protams, ekspedīcijas dalībnieki 14 mēnešu laikā Dienvidpolā zaudēja vairāk hipokampu skatuves un BDNF nekā grupa, kas palika mājās.
Jo īpaši hipokampas reģions, ko sauc par dentate gyrus, ievērojami samazinājās astoņos ekspeditoros, kuriem tika veikts MRI. Šis reģions kalpo par neiroģenēzes karsto vietu hipokampā un reģistrē atmiņas par notikumiem, liecina BrainFacts.org. Vidēji katrs ekspedīcijas dalībnieks dentate gyrus uzturēšanās laikā pētniecības stacijā saruka par aptuveni 4% līdz 10%.
Ekspeditori ar lielākiem tilpuma zudumiem dentatētajā gyrusā arī sliktāk darbojās telpiskās apstrādes un selektīvās uzmanības pārbaudēs, salīdzinot ar viņu rezultātiem pirms ekspedīcijas. Ceļojuma laikā šķita, ka sarūk arī citi ekspedīcijas dalībnieku smadzenes, tai skaitā vairāki plankumi uz smadzeņu garozas (smadzeņu saburzītais ārējais slānis); šie plankumi bija kreisā parahippocampal gyrus, labā dorsolateral prefrontal garozas un kreisās orbitofrontal garozas.
Ceturtdaļā ceļa caur ekspedīciju ekspeditoru BDNF līmenis jau bija nokrities no sākotnējā līmeņa, un galu galā tie samazinājās vidēji par aptuveni 45%. Šis līmenis saglabājās zems pat 1,5 mēnešus pēc komandas atgriešanās mājās. Lielāki BDNF līmeņa pazeminājumi korelēja ar lielākiem tilpuma zudumiem dentāta gyrusā no pirms ekspedīcijas līdz pēc tam, teikts pētījumā.
Tā kā viņu pētījumā bija iekļauti tikai deviņi cilvēki, autori uzsvēra, ka viņu "dati jāinterpretē piesardzīgi". Balstoties tikai uz viņu veiktajiem pētījumiem, autori nevar noteikt, kuri ekspedīcijas elementi īpaši nozīmēja sociālo vai vides nenodrošinātību. Neskatoties uz to, pētnieki sacīja, rezultāti norāda uz to, ka ilgstoša izolācija var novājināt BDNF cilvēka smadzenes, mainīt hipokampu struktūru un graut tādas svarīgas kognitīvās funkcijas kā atmiņa.
Pētnieki šobrīd pēta vairākus iespējamos veidus, kā novērst šo smadzeņu saraušanos, "piemēram, īpašas fizisko vingrinājumu kārtības un virtuālā realitāte, lai pastiprinātu maņu stimulāciju", sacīja Stahns. Teorētiski, ja grauzēju pētījumu secinājumi ir patiesi attiecībā uz cilvēkiem, cilvēka vides "bagātināšana" ar jauniem priekšmetiem un darbībām varētu pasargāt hipokampu no saraušanās, sacīja autori.
