Dopo aver trascorso 14 mesi freddi in Antartide, nove spedizionieri hanno lasciato il continente con cervelli leggermente più piccoli, secondo un nuovo studio.
Un team di ricercatori ha esaminato il cervello dei spedizionieri prima e dopo il viaggio e ha scoperto che alcune strutture dell'organo si erano ridotte durante il viaggio. In particolare, una struttura cerebrale critica per l'apprendimento e la memoria chiamata ippocampo aveva perso un volume significativo. I risultati, pubblicati oggi (4 dicembre) sul New England Journal of Medicine, suggeriscono che i spedizionieri potrebbero aver perso la stimolazione cerebrale tanto necessaria vivendo e lavorando in una stazione di ricerca isolata sul ghiaccio polare, con solo un poche persone selezionate e per mesi e mesi.
Il restringimento del cervello può anche minare la capacità dei spedizionieri di elaborare le emozioni e interagire con gli altri, perché l'ippocampo è "chiave" per quelle capacità cognitive, il coautore Alexander Stahn, ricercatore di medicina spaziale presso lo Charité - Universitätsmedizin Berlin e assistente professore di scienza medica in psichiatria presso l'Università della Pennsylvania, ha detto a Live Science in una e-mail.
I cambiamenti cerebrali osservati nel team antartico fanno eco a osservazioni simili fatte nei roditori, che suggeriscono che periodi prolungati di isolamento sociale sminuiscono la capacità del cervello di costruire nuovi neuroni. Vivere in un ambiente "monotono", un luogo che cambia raramente e contiene pochi oggetti o stanze interessanti da esplorare, sembra indurre cambiamenti nel cervello dei roditori che assomigliano a quelli visti nei spedizionieri, in particolare nell'ippocampo. Come una delle poche regioni del cervello a generare neuroni nell'età adulta, l'ippocampo ricollega continuamente i nostri circuiti neurali mentre apprendiamo e acquisiamo nuovi ricordi, secondo BrainFacts.org.
Anche se il cervello dei roditori sembra fare affidamento sulla stimolazione ambientale per sostenere l'ippocampo, si sa meno sugli effetti dell'isolamento e della monotonia sul cervello umano. Stahn e i suoi co-autori hanno pensato che una remota stazione di ricerca al Polo Sud potesse servire da laboratorio perfetto per indagare. Stahn studia principalmente come il cervello potrebbe cambiare durante i viaggi nello spazio a lungo termine, ma l'Antartide gli ha permesso di esaminare quegli effetti un po 'più vicino a casa, ha detto.
"Può essere considerato un eccellente analogo dello spazio per valutare gli effetti dell'isolamento e del confinamento prolungati", ha affermato.
La stazione di ricerca polare in questione, chiamata Neumayer Station III, si trova sulla mensola del ghiaccio Ekström vicino al mare di Weddell e ospita nove persone durante i mesi invernali, secondo l'Istituto Alfred Wegener, che gestisce la stazione. L'edificio stesso contiene la maggior parte degli spazi di lavoro del team, aree comuni e locali di approvvigionamento, che incombono sopra la piattaforma di ghiaccio coperta di neve su 16 montanti idraulici. Circondata da un deserto freddo pungente, la stazione si adatta sicuramente alla definizione da manuale di "isolato".
Prima che i spedizionieri si radunassero per l'inverno antartico, Stahn e i suoi co-autori hanno scansionato il cervello dei soggetti attraverso la risonanza magnetica (MRI), che utilizza un forte campo magnetico e onde radio per catturare immagini strutturali del cervello. Per motivi medici, uno dei spedizionieri non ha potuto sottoporsi a risonanza magnetica, ma gli autori hanno misurato i livelli interni di una proteina chiamata fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF) per tutti e nove i membri del team. La proteina BDNF supporta la crescita di nuovi neuroni e consente alle cellule in erba di sopravvivere; senza BDNF, l'ippocampo non può creare nuove connessioni neurali.
Gli autori hanno testato i livelli di BDNF dei spedizionieri e le prestazioni cognitive durante la spedizione, scansionando di nuovo il cervello dopo che il team è tornato a casa. I ricercatori hanno anche disegnato le stesse misurazioni da nove partecipanti sani che non sono andati in spedizione.
Abbastanza sicuro, i spedizionieri hanno perso più volume dell'ippocampo e BDNF durante i loro 14 mesi al Polo Sud rispetto al gruppo che è rimasto a casa.
In particolare, una regione dell'ippocampo chiamata gyrus dentata si è notevolmente immersa negli otto spedizionieri sottoposti a risonanza magnetica. Questa regione funge da focolaio di neurogenesi all'interno dell'ippocampo e registra ricordi di eventi, secondo BrainFacts.org. In media, il giro dentato di ciascun spedizioniere si è ridotto di circa il 4% al 10% durante il soggiorno presso la stazione di ricerca.
Anche i spedizionieri con una maggiore perdita di volume nel giro dentato hanno ottenuto risultati peggiori nei test di elaborazione spaziale e attenzione selettiva, rispetto ai loro punteggi prima della spedizione. Anche altre aree del cervello dei expeditioners sembravano restringersi durante il viaggio, inclusi diversi punti sulla corteccia cerebrale (lo strato esterno rugoso del cervello); questi punti erano il giro parahippocampale sinistro, la corteccia prefrontale dorsolaterale destra e la corteccia orbitofrontale sinistra.
A un quarto della spedizione, i livelli di BDNF dei spedizionieri erano già scesi dai livelli di base e alla fine sono diminuiti di circa il 45%, in media. Questi livelli sono rimasti bassi anche 1,5 mesi dopo il ritorno a casa della squadra. Una maggiore riduzione dei livelli di BDNF era correlata a una maggiore perdita di volume nel giro dentato da prima della spedizione a quella successiva, secondo lo studio.
Poiché il loro studio comprendeva solo nove persone, gli autori hanno sottolineato che i loro "dati dovrebbero essere interpretati con cautela". Basandosi solo sulla loro ricerca, gli autori non sono in grado di determinare quali elementi della spedizione costituivano una deprivazione sociale o ambientale, in particolare, hanno notato. Tuttavia, i ricercatori hanno affermato che i risultati suggeriscono che un isolamento prolungato può esaurire il cervello umano del BDNF, alterare la struttura dell'ippocampo e minare importanti funzioni cognitive come la memoria.
I ricercatori stanno attualmente studiando diversi modi per prevenire questo restringimento del cervello, "come routine di esercizi fisici specifici e realtà virtuale per aumentare la stimolazione sensoriale", ha detto Stahn. Teoricamente, se i risultati degli studi sui roditori sono veri negli esseri umani, "arricchire" l'ambiente di una persona con nuovi oggetti e attività potrebbe proteggere l'ippocampo dal restringimento, hanno detto gli autori.
