Ekspozycja na ciepło i zimno w młodym wieku może wpływać na rozwój istoty białej mózgu

Skany mózgu ponad 2000 nastolatków wykazały, że wczesna ekspozycja na ciepło i zimno może mieć długofalowe skutki dla mikrostruktury istoty białej mózgu, szczególnie u osób mieszkających w biednych rejonach. Badanie opublikowane w czasopiśmie Nature Climate Change podkreśla podatność płodów i dzieci na ekstremalne temperatury. Badanie zostało przeprowadzone przez Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal).

W obecnym kryzysie klimatycznym wpływ ekstremalnych temperatur na zdrowie człowieka jest przedmiotem wielkiej troski społeczności naukowej i społeczeństwa. Dzieci są szczególnie narażone na zmiany temperatury, ponieważ ich mechanizmy termoregulacyjne są niedojrzałe.

„Wiemy, że rozwijający się mózg płodów i dzieci jest szczególnie podatny na wpływy środowiskowe, a wstępne dowody wskazują, że narażenie na zimno i ciepło może wpływać na samopoczucie psychiczne i zdolności poznawcze dzieci i młodzieży” — mówi Monika Guxens, badaczka z ISGlobal, Erasmus MC i CIBERESP. „Jednakże istnieje niewiele badań oceniających potencjalne zmiany w strukturze mózgu w wyniku tych wpływów” — dodaje.

W tym badaniu zespół Guxensa przyjrzał się strukturze istoty białej w mózgach nastolatków, aby zidentyfikować okresy podatności na zimno i ciepło we wczesnym życiu. Analiza objęła 2681 dzieci z badania Generation R w Rotterdamie, które przeszły skany rezonansu magnetycznego (MRI) w wieku od 9 do 12 lat. Protokół MRI oceniał aktywność mózgu poprzez pomiar ilości i kierunku dyfuzji wody w istocie białej mózgu.

W starszych mózgach woda przepływa bardziej w jednym kierunku niż we wszystkich kierunkach, co skutkuje niższymi wartościami dla markera zwanego średnią dyfuzyjnością i wyższymi wartościami dla markera zwanego anizotropią frakcyjną. Zespół badawczy zastosował zaawansowane podejście statystyczne, aby oszacować dla każdego uczestnika narażenie na średnie miesięczne temperatury od poczęcia do 8. roku życia i ich wpływ na te parametry MRI (średnią dyfuzyjność i anizotropię frakcyjną) mierzone w wieku od 9 do 12 lat.

Okres receptywności między ciążą a trzecim rokiem życia

Wyniki wykazały, że narażenie na zimno w czasie ciąży i pierwszego roku życia oraz narażenie na ciepło od urodzenia do 3 roku życia wiązało się z wyższą średnią dyfuzyjnością w okresie przedpokwitaniowym, co wskazuje na wolniejsze dojrzewanie istoty białej. W tym przypadku zimno i ciepło zdefiniowano jako temperatury na dolnym i górnym końcu rozkładu temperatury w interesującym regionie.

„Włókna istoty białej odpowiadają za łączenie różnych obszarów mózgu, umożliwiając im komunikację. W miarę rozwoju istoty białej komunikacja ta staje się szybsza i bardziej efektywna. Nasze badanie jest jak migawka w pewnym momencie czasu, a to, co widzimy na tym obrazie, to to, że uczestnicy bardziej narażeni na zimno i ciepło wykazują różnice w parametrze – średniej dyfuzyjności – który jest związany z niższymi poziomami dojrzewania istoty białej” – wyjaśnia Laura Granes, badaczka IDIBELL i ISGlobal oraz pierwsza autorka badania.

„W poprzednich badaniach zmiany tego parametru wiązały się z pogorszeniem funkcji poznawczych i niektórymi problemami zdrowia psychicznego” – dodaje.

„Największe zmiany w parametrach łączności obserwuje się w pierwszych latach życia” — mówi współautor badania Carles Soriano z IDIBELL, UB i CIBERSAM. „Nasze wyniki sugerują, że to właśnie w tym okresie szybkiego rozwoju mózgu narażenie na zimno i ciepło może mieć długotrwałe skutki dla mikrostruktury istoty białej”.

Nie stwierdzono związku między wczesnym narażeniem na temperaturę a anizotropią frakcyjną w wieku 9–12 lat. Autorzy sugerują, że możliwym wyjaśnieniem jest to, że oba parametry odzwierciedlają różne zmiany mikrostrukturalne i że średnia dyfuzyjność może być bardziej wiarygodnym wskaźnikiem dojrzewania istoty białej niż anizotropia frakcyjna.

Dzieci z biednych rodzin są bardziej narażone

Analiza stratyfikowana według warunków społeczno-ekonomicznych wykazała, że dzieci mieszkające w biednych rejonach były bardziej narażone na zimno i ciepło. Dzieci te miały okna podatności na zimno i ciepło podobne do tych w całej kohorcie, ale zaczęły wcześniej. Te różnice mogą być związane z warunkami życia i ubóstwem energetycznym.

Jednym z ważnych mechanizmów, który może wyjaśnić wpływ temperatury otoczenia na rozwój neurologiczny, może być pogorszenie jakości snu. Inne możliwe mechanizmy obejmują zaburzenie funkcji łożyska, aktywację osi hormonalnej prowadzącą do zwiększonej produkcji kortyzolu lub procesy zapalne.

„Nasze odkrycia pomagają zwrócić uwagę na podatność płodów i dzieci na zmieniające się temperatury” – mówi Guxens. Odkrycia podkreślają również potrzebę strategii zdrowia publicznego w celu ochrony najbardziej narażonych społeczności w obliczu zbliżającej się katastrofy klimatycznej.