Обнаружена странная связь между температурой и развитием мозга

Фото из открытых источников

Недавние исследования свидетельствуют о том, что воздействие высоких и низких температур на ранних этапах жизни может иметь долгосрочные последствия для развития мозга, особенно влияя на белое вещество мозга. Исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change, показало, что дети, подвергающиеся воздействию высоких или низких температур, демонстрируют значительные изменения в микроструктуре белого вещества мозга.

Изменение климата представляет серьезную угрозу для здоровья человека, и его последствия становятся все более очевидными по мере повышения глобальной температуры. Дети особенно восприимчивы к неблагоприятным последствиям экстремальных температур из-за их развивающихся систем терморегуляции.

Предыдущие исследования связывали колебания температуры с различными проблемами со здоровьем, включая повышенную тревожность, депрессию и агрессивное поведение у детей. Однако основные структурные изменения мозга, вызванные этими температурными воздействиями, оставались в значительной степени неизученными. Целью данного исследования было заполнить этот пробел путем изучения потенциального воздействия тепла и холода на микроструктуру белого вещества в мозге детей.

«Воздействие температуры на здоровье человека вызывает обеспокоенность научного сообщества и общества, учитывая продолжающуюся чрезвычайную ситуацию, связанную с изменением климата», — сказала автор исследования Лаура Гранес, врач и научный сотрудник Института биомедицинских исследований Беллвитге (IDIBELL) и Барселонского института глобального здравоохранения (ISGlobal).  «Детство — уязвимый период для воздействия окружающей среды, и мозг особенно восприимчив в раннем возрасте. Хотя некоторые исследования обнаружили связь между температурой и психическим здоровьем/когнитивными результатами, ни одно из предыдущих исследований не оценивало потенциальное воздействие температуры на мозг детей».

Ученые провели свое исследование в рамках Generation R Study, долгосрочного исследовательского проекта, базирующегося в Роттердаме, Нидерланды. В период с апреля 2002 года по январь 2006 года они набрали 9 896 беременных женщин, следивших за их детьми с рождения. В рамках этого конкретного исследования 2681 ребенок в возрасте от 9 до 12 лет прошел сеансы магнитно-резонансной томографии (МРТ) головного мозга, чтобы оценить микроструктуру их белого вещества.

Для оценки температурного воздействия исследователи использовали модель UrbClim, которая обеспечивает почасовые оценки температуры окружающей среды с высоким разрешением. Они рассчитали среднюю температуру за четырехнедельные периоды от зачатия до обследования детей с помощью МРТ. Средняя четырехнедельная температура в период исследования составила 12,0 градусов по Цельсию.

Воздействие холода и тепла определялось на основе распределения температуры в течение периода исследования. Воздействие холода определялось как 5-й процентиль месячного распределения температуры. Это соответствует средней температуре 2,6 градусов по Цельсию. Воздействие тепла определялось как 95-й процентиль месячного распределения температуры. Это соответствует средней температуре 20,2 градуса по Цельсию.

Белое вещество анализировали с помощью диффузионно-тензорной визуализации (DTI), уделяя особое внимание двум ключевым показателям: средней диффузионной способности (MD) и фракционной анизотропии (FA). Эти показатели помогают понять плотность и организацию участков белого вещества в мозге. Более низкие значения MD и более высокие значения FA обычно указывают на более здоровое белое вещество.

Исследование показало, что воздействие как холода, так и тепла в раннем возрасте связано со значительными изменениями в микроструктуре белого вещества. В частности, воздействие холода с третьего месяца беременности до пятнадцатого месяца жизни и воздействие тепла с девятого месяца жизни до 2,6 лет были связаны с более высокими глобальными значениями МД в возрасте от 9 до 12 лет. Более высокие значения MD указывают на более плохую микроструктуру белого вещества, что может повлиять на нейронные связи и когнитивные функции.

«Основываясь на результатах одного исследования, сложно донести информацию до обычного человека», — сказала Гранес. «Я бы сказала, что нам нужно осознавать уязвимость плода и ребенка к этим воздействиям в раннем возрасте, но решения — это не индивидуальные действия, а политика общественного здравоохранения по адаптации к изменению климата и смягчению его последствий».

Интересно, что исследование не обнаружило значимой связи между температурным воздействием и значениями FA. Это говорит о том, что, хотя холод и тепло могут влиять на общие диффузионные свойства белого вещества, они могут не влиять на его направленную когерентность в такой же степени.

В ходе более детального анализа исследователи определили конкретные окна восприимчивости к экстремальным температурам. При воздействии холода эти периоды в основном охватывали период от беременности до первых лет жизни. Для воздействия тепла периоды уязвимости были идентифицированы примерно с рождения до трех лет в нескольких путях белого вещества, включая поясной пучок, кортикоспинальный тракт и верхний продольный пучок.

Кроме того, исследование показало, что дети, живущие в районах с низким социально-экономическим статусом (СЭС), более уязвимы к воздействию экстремальных температур. Это открытие подчеркивает важность учета социально-экономических факторов при оценке воздействия изменения климата на здоровье.

«Было интересно увидеть, что были некоторые различия в эффектах, когда мы сравнивали детей, живущих в районах с более низким социально-экономическим статусом, с теми, кто жил в районах с более высоким социально-экономическим статусом, поскольку мы могли видеть больше эффектов в первой группе», — говорит Гранес. «Наша гипотеза/интерпретация этих результатов заключается в том, что эти различия могут быть объяснены более плохими жилищными условиями или энергетической бедностью (но это должно быть дополнительно исследовано)».

Хотя это исследование дает ценную информацию, оно имеет некоторые ограничения. Одним из ключевых ограничений является отсутствие данных о температуре в помещении. Поскольку дети, особенно младенцы, проводят значительное время в помещении, температура в помещении может значительно отличаться от оценок на улице, что потенциально влияет на точность результатов. Кроме того, в исследовании не учитывались температурные воздействия в детских садах и школах, которые могут быть актуальны для детей старшего возраста.

«В настоящее время мы работаем над другими проектами по оценке влияния воздействия температуры в детстве, учитывая другие последствия для здоровья, такие как функция мозга, поведение и психологические симптомы, а также качество сна», — резюмирует Гранес.