The New England Journal of Medicine : Мозг скукожился: как на полярников влияют экспедиции

Длительная изоляция приводит к уменьшению мозга и ухудшению нейрогенеза, показали немецкие ученые на примере полярников, которые провели на станции в Антарктиде больше года. Такие изменения ухудшают обработку эмоций, снижают когнитивные функции и мешают социальному взаимодействию.

Длительная изоляция приводит к уменьшению мозга и ухудшению нейрогенеза, показали немецкие ученые на примере полярников, которые провели на станции в Антарктиде больше года. Такие изменения ухудшают обработку эмоций, снижают когнитивные функции и мешают социальному взаимодействию.

За 14 месяцев в Антарктиде мозг полярников уменьшился, выяснили исследователи из Института развития человека Макса Планка в Берлине. О своем открытии они рассказали в журнале The New England Journal of Medicine.

Ученых интересовало, как условия жизни в полной изоляции на фоне полярной зимы и отсутствия личного пространства могут повлиять на структуру и размер головного мозга. Исследования на животных показали, что длительные периоды социальной изоляции снижают способность мозга создавать новые нейроны. При жизни в среде, которая почти не меняется и содержит мало новых объектов, у грызунов больше всего страдал гиппокамп, одна из задач которого — перестраивать нейронные сети по мере обучения и получения новых воспоминаний.

Однако пока что не было известно, как подобные условия влияют на людей, отмечают авторы работы.

Участниками эксперимента стали пятеро мужчин и четверо женщин, которые отправились в 14-месячную экспедицию на немецкую исследовательскую станцию Ноймайер в Антарктиде. До и после экспедиции ученые установили объем их мозга с помощью МРТ (один из участников отказался по медицинским показаниям). Также они изучили изменения нейротрофического фактора мозга (BDNF) — белка, который стимулирует и поддерживает развитие нейронов. Испытуемые регулярно делали анализ крови, находясь на станции. Кроме того, до и после экспедиции они прошли тесты на когнитивные способности.

Оказалось, что у полярников уменьшился объем гиппокампа и снизился уровень BDNF по сравнению с контрольной группой, которая не участвовала в экспедиции. Больше всего пострадала зубчатая извилина, которая отвечает за нейрогенез и память о событиях. В среднем зубчатые извилины каждого из членов экспедиции за время пребывания на станции сократились примерно на 4-10%.

«Мы видели снижение объема гиппокампа, и, к нашему удивлению, оно было весьма выраженным, — говорит психиатр Александр Штан, один из авторов исследования. — Он уменьшился среднем на 7%, что очень важно с точки зрения изменений мозга».

Чем больше была потеря объема в зубчатой извилине, тем хуже испытуемые справлялись с заданиями на ориентацию в пространстве и выборочное внимание, отмечают исследователи.

Другие области мозга также пострадали. В частности, изменения коснулись левой парагиппокампальной извилины, правой части дорсолатеральной префронтальной коры и левой части орбитофронтальной коры.

Парагиппокампальная извилина — часть лимбической системы, она связана с формированием эмоций. Префронтальная кора вовлечена в планирование сложного когнитивного поведения, проявления личности, принятия решений и регулирование социальным поведением. Орбитофронтальная кора участвует в принятии решений.

Такие изменения мозга могут ухудшить способность членов экспедиции обрабатывать эмоции и взаимодействовать с другими, отмечают исследователи. Также они считают полярные станции хорошей моделью для изучения изменений в мозге космонавтов в грядущих длительных перелетах, так как их ждут схожие условия.

Уровень BDNF через три месяца после начала экспедиции упал почти в два раза и оставался таким по меньшей мере полтора месяца после возвращения.

Так как выборка была небольшой, исследователи отмечают, что к интерпретации результатов следует подходить с осторожностью. Так, нельзя сказать, в какой степени и на что конкретно повлияли ограничения, наложенные окружающей средой, а на что — социальной обстановкой. Однако они не ставят под сомнение, что подобные путешествия приводят к уменьшению гиппокампа и снижению уровня BDNF.

Сейчас исследователи ищут способы профилактики этих изменений. В частности, они предлагают использовать специальные физические упражнения и виртуальную реальность для дополнительной стимуляции органов чувств. Пока что исследования ведутся на животных, но если такое «обогащение» среды позволит снизить для них последствия изоляции, можно будет попытаться сделать то же самое и с людьми.

«Я почти уверен, что мозг очень пластичен в обоих направлениях, — говорит Штан. — Если есть негативные эффекты, то могут быстро проявиться и положительные».

Интересно, что объем мозга снижается и у космонавтов — ранее это показали российские ученые.

«Нами обнаружено достоверное снижение серого вещества в височной области коры, максимальное снижение объема составляло 3,3%. Что касается белого вещества мозга, для него тоже характерно снижение объема», — рассказала «Газете.Ru» одна из исследовательниц, завотделом сенсомоторной физиологии Института медико-биологических проблем РАН, к.б.н. Елена Томиловская.

Спустя полгода объемы серого вещества возвращались к прежнему уровню. Однако восстановления белого вещества не наблюдалось.