Воздействие жары и холода в раннем возрасте может повлиять на развитие белого вещества мозга

Сканирование мозга более 2000 детей предподросткового возраста показало, что раннее воздействие тепла и холода может иметь долгосрочные эффекты на микроструктуру белого вещества мозга, особенно у тех, кто живет в бедных районах. Исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change, подчеркивает уязвимость плодов и детей к экстремальным температурам. Исследование возглавлял Барселонский институт глобального здоровья (ISGlobal).

В условиях текущей климатической чрезвычайной ситуации воздействие экстремальных температур на здоровье человека вызывает серьезную обеспокоенность у научного сообщества и общества. Дети особенно уязвимы к изменениям температуры, поскольку их механизмы терморегуляции еще незрелые.

"Мы знаем, что развивающийся мозг плодов и детей особенно восприимчив к воздействию окружающей среды, и имеются некоторые предварительные данные, указывающие на то, что воздействие холода и тепла может влиять на психическое благополучие и когнитивные способности детей и подростков," говорит Моника Гуксенс, исследователь из ISGlobal, Erasmus MC и CIBERESP. "Однако мало исследований, оценивающих потенциальные изменения структуры мозга в результате этих воздействий," добавляет она.

В этом исследовании команда под руководством Гуксенс изучала структуру белого вещества в мозге предподростков, чтобы определить периоды восприимчивости к воздействию холода и тепла в раннем возрасте. Анализ включал 2681 ребенка из исследования Generation R в Роттердаме, которые прошли магнитно-резонансную томографию (МРТ) в возрасте от 9 до 12 лет. Протокол МРТ оценивал мозговую активность, измеряя величину и направление диффузии воды в белом веществе мозга.

В более зрелых мозгах вода течет больше в одном направлении, чем во всех направлениях, что дает более низкие значения для маркера под названием средняя диффузивность и более высокие значения для маркера под названием фракционная анизотропия. Исследовательская группа использовала передовой статистический подход для оценки, для каждого участника, воздействия среднемесячных температур с момента зачатия до 8 лет и их влияния на эти параметры МРТ (средняя диффузивность и фракционная анизотропия), измеренные в возрасте 9-12 лет.

Период восприимчивости между беременностью и тремя годами

Результаты показали, что воздействие холода во время беременности и в первый год жизни, а также воздействие тепла с рождения до 3 лет были связаны с более высокой средней диффузивностью в предподростковом возрасте, что указывает на более медленное созревание белого вещества. В данном случае холод и тепло определяются как температуры, находящиеся на нижнем и верхнем краях распределения температур в исследуемом регионе.

"Волокна белого вещества отвечают за соединение различных областей мозга, обеспечивая их коммуникацию. По мере развития белого вещества эта коммуникация становится быстрее и эффективнее. Наше исследование похоже на фотографию в определенный момент времени, и то, что мы видим на этом изображении, показывает, что участники, более подверженные воздействию холода и тепла, демонстрируют различия в параметре - средней диффузивности - который связан с более низким уровнем созревания белого вещества," объясняет Лаура Гранес, исследователь IDIBELL и ISGlobal и первый автор исследования.

"В предыдущих исследованиях изменение этого параметра связывалось с ухудшением когнитивных функций и некоторыми психическими проблемами," добавляет она.

"Наибольшие изменения параметров связи наблюдаются в первые годы жизни," говорит соавтор исследования Карлес Сориано из IDIBELL, UB и CIBERSAM. "Наши результаты предполагают, что именно в этот период быстрого развития мозга воздействие холода и тепла может иметь долговременные эффекты на микроструктуру белого вещества."

Связь между воздействием температуры в раннем возрасте и фракционной анизотропией в возрасте 9-12 лет не была обнаружена. Авторы предполагают, что возможным объяснением является то, что эти два параметра отражают разные микроструктурные изменения, и что средняя диффузивность может быть более надежным показателем созревания белого вещества по сравнению с фракционной анизотропией.

Дети из бедных семей более подвержены риску

Анализ, стратифицированный по социально-экономическим условиям, показал, что дети, живущие в бедных районах, были более уязвимы к воздействию холода и тепла. У этих детей окна восприимчивости к холоду и теплу были аналогичны тем, что были выявлены в общей когорте, но начинались раньше. Эти различия могут быть связаны с условиями проживания и энергетической бедностью.

Одним из важных механизмов, который может объяснить влияние окружающей температуры на нейроразвитие, может быть ухудшение качества сна. Другие возможные механизмы включают нарушение функций плаценты, активацию гормональной оси, ведущую к повышенному производству кортизола, или воспалительные процессы.

"Наши результаты помогают привлечь внимание к уязвимости плодов и детей к изменяющимся температурам," говорит Гуксенс. Результаты также подчеркивают необходимость разработки стратегий общественного здравоохранения для защиты наиболее уязвимых сообществ в условиях надвигающейся климатической катастрофы.