Poté, co v Antarktidě strávilo 14 chladných měsíců, opustilo devět expedicistů kontinent podle mírné menší mozky.
Tým vědců skenoval mozky expedičních pracovníků před cestou a po ní a zjistil, že některé struktury v orgánu se během cesty zmenšily. Zejména struktura mozku kritická pro učení a paměť zvaná hippocampus ztratila významný objem. Výsledky, zveřejněné dnes (4. prosince) v The New England Journal of Medicine, naznačují, že expedičníci možná zmeškali tolik potřebnou stimulaci mozku tím, že žili a pracovali v izolované výzkumné stanici na polárním ledu, pouze s málo vybraných lidí a měsíce na konci.
Smršťování mozku může také podkopat schopnost expedičních pracovníků zpracovávat emoce a spolupracovat s ostatními, protože hippocampus je „klíčový“ k těmto kognitivním schopnostem, spoluautor Alexander Stahn, výzkumný pracovník kosmické medicíny v Charité - Universitätsmedizin Berlin a docent profesora lékařské vědy v psychiatrii na University of Pennsylvania, řekl Live Science v e-mailu.
Mozkové změny pozorované v antarktickém týmu odrážejí podobná pozorování u hlodavců, což naznačuje, že delší období sociální izolace otupuje mozkovou schopnost vytvářet nové neurony. Zdá se, že život v „monotónním“ prostředí, místě, které se málokdy mění a obsahuje několik zajímavých předmětů nebo místností k prozkoumání, vyvolává změny v mozcích hlodavců, které se podobají těm, které jsou vidět v expedicích, zejména v hippocampu. Jako jedna z mála mozkových oblastí, která generuje neurony do dospělosti, hippocampus neustále spojuje naše nervové obvody, jak se učíme a získáváme nové vzpomínky, podle BrainFacts.org.
Ačkoli se zdá, že mozek hlodavců spoléhá na stimulaci prostředí, aby udržel hippocampus, o účincích izolace a monotonie na lidský mozek je známo méně. Stahn a jeho spoluautoři si mysleli, že vzdálená výzkumná stanice na jižním pólu by mohla sloužit jako perfektní laboratoř k prozkoumání. Stahn primárně studuje, jak se mozek může změnit během dlouhodobého kosmického cestování, ale Antarktida mu umožnila prozkoumat tyto účinky trochu blíže k domovu, řekl.
„Pro hodnocení účinků dlouhodobé izolace a uvěznění lze považovat za vynikající kosmický analog,“ řekl.
Dotčená polární výzkumná stanice, zvaná Neumayerova stanice III, stojí na ledové polici Ekström poblíž Weddellského moře a během zimních měsíců je zde ubytována devět lidí, podle Institutu Alfreda Wegenera, který ji provozuje. Samotná budova obsahuje většinu pracovních prostorů týmu, společných prostor a zásobovacích místností, které se nad 16 zasunutými ledovými poličkami tyčily na 16 hydraulických vzpěrách. Stanice obklopená hořce studenou divočinou určitě vyhovuje definici učebnice „izolovaný“.
Před expedicí se uchytili na antarktickou zimu, Stahn a jeho spoluautoři prohledali mozky subjektů pomocí zobrazování pomocí magnetické rezonance (MRI), které využívá silné magnetické pole a rádiové vlny k zachycení strukturních obrazů mozku. Z lékařských důvodů nemohl jeden z expedičních pracovníků podstoupit MRI, ale autoři změřili vnitřní hladiny proteinu nazývaného neurotrofický faktor odvozený z mozku (BDNF) u všech devíti členů týmu. Protein BDNF podporuje růst nových neuronů a umožňuje přežívajícím buňkám; bez BDNF nemůže hippocampus vytvořit nová nervová spojení.
Autoři testovali úrovně expedice BDNF a kognitivní výkon celé expedice a skenovali jejich mozky znovu poté, co se tým vrátil domů. Vědci také nakreslili stejná měření od devíti zdravých účastníků, kteří se expedice neúčastnili.
Expediční pracovníci ztratili během 14 měsíců na jižním pólu více než hippocampální objem a BDNF než skupina, která zůstala doma.
Zejména oblast hippocampu zvaná dentate gyrus se značně ponořila do osmi expedičních pracovníků, kteří podstoupili MRI. Tato oblast slouží jako ohnisko neurogeneze v hippocampu a zaznamenává vzpomínky na události podle BrainFacts.org. Průměrně se zubařský gyrus každého expedice během svého pobytu ve výzkumné stanici zmenšil asi o 4% až 10%.
Expedice s větší ztrátou objemu v gyrus dentate také provedla horší testy prostorového zpracování a selektivní pozornosti ve srovnání s jejich skóre před expedicí. Zdálo se také, že během cesty se zmenšily i další oblasti mozků expedičních pracovníků, včetně několika míst na mozkové kůře (vrásčitá vnější vrstva mozku); tyto skvrny byly levý parahippocampální gyrus, pravý dorsolaterální prefrontální kůra a levá orbitofrontální kůra.
Čtvrtina cesty expedicí, úrovně BDNF expedičních pracovníků již klesly ze svých výchozích úrovní a nakonec se v průměru snížily asi o 45%. Tyto úrovně zůstaly nízké dokonce 1,5 měsíce poté, co se tým vrátil domů. Větší snížení hladin BDNF korelovalo s větší ztrátou objemu v gyrusu dentátu od doby před expedicí do následné studie.
Protože jejich studie zahrnovala pouze devět lidí, autoři zdůraznili, že jejich „data by měla být interpretována s opatrností“. Na základě vlastního výzkumu nemohou autoři určit, které prvky expedice představovaly sociální nebo environmentální deprivaci, konkrétně poznamenaly. Výzkumníci nicméně říkají, že výsledky naznačují, že prodloužená izolace může poškodit lidský mozek BDNF, změnit strukturu hippocampu a narušit důležité kognitivní funkce, jako je paměť.
Vědci v současné době zkoumají několik možných způsobů, jak zabránit tomuto smršťování mozku, „jako jsou konkrétní fyzické cvičení a virtuální realita pro posílení senzorické stimulace,“ uvedl Stahn. Teoreticky, pokud by nálezy ze studií na hlodavcích platily u lidí, „obohacování“ osobního prostředí novými předměty a činnostmi by mohlo chránit hippocampus před smrštěním, uvedli autoři.
