Как экстремальные условия внешней среды влияют на мозг человека

Члены полярной исследовательской экспедиции предоставили ученым из клинического комплекса Шарите и института развития человека Макса Планка возможность изучить влияние социальной изоляции и экстремальных условий окружающей среды на мозг человека. По окончании эксперимента специалисты обнаружили изменения в зубчатой извилине – области гиппокампа, ответственной за пространственное мышление и память.

Отправиться в экспедицию на антарктическую исследовательскую станцию – это значит столкнуться с температурами до -50 градусов по Цельсию и попасть в полную темноту на долгие зимние месяцы. Жизнь на исследовательской станции не предоставляет личного пространства и дает мало возможностей для уединения. Контакты с внешним миром минимальны, а сократить свое пребывание здесь нельзя – по крайней мере, в зимний период. Аварийная эвакуация и доставка продуктов и оборудования возможны только во время относительно короткого лета.

Каким образом экстремальные условия воздействуют на мозг человека, решили выяснить ученые.  

Пять мужчин и четыре женщины вызвались участвовать в эксперименте. Они пробыли на антарктической исследовательской станции в общей сложности 14 месяцев, 9 из которых были проведены в изоляции от внешнего мира. До, во время и после миссии участники прошли ряд компьютерных когнитивных тестов, которые включали в себя оценки концентрации, памяти, времени когнитивной реакции и пространственного мышления. Регулярные анализы крови проводились для измерения уровней специфического фактора роста, известного как нейротрофический фактор мозга (BDNF) – белок, ответственный за стимулирование роста нервных клеток и синапсов в мозге.

Специалисты зафиксировали, что изменения мозга начали появляться уже через три месяца.

Исследователи использовали магнитно-резонансную томографию для определения структуры мозга у каждого из добровольцев до и после их миссии. Это было сделано для того, чтобы зафиксировать изменения в объеме мозга, уделяя особое внимание гиппокампу. Группа из девяти членов контрольной группы прошла идентичные тесты.

Измерения, проведенные после окончания эксперимента, показали, что зубчатая извилина – область гиппокампа, играющая важную роль в пространственном мышлении и формировании памяти – стала меньше у участников эксперимента. Эти изменения также были связаны со снижением уровня BDNF. После всего лишь трех месяцев в Антарктике факторы роста снизились до уровней, которые были ниже зафиксированных до начала эксперимента, и не вернулись к нормальным показателям даже через полтора месяца после завершения экспедиции.

Тесты на когнитивные функции показали изменения как пространственных способностей, так и так называемого избирательного внимания, которое необходимо, чтобы игнорировать нерелевантную информацию. 

«Учитывая небольшое количество участков мозга, которые мы анализировали, результаты нашего исследования следует рассматривать с осторожностью, – объясняет руководитель работы Александр Стэн. – Однако они предоставляют важную информацию, а именно – и это подтверждается первоначальными опытами на мышах, – что экстремальные условия окружающей среды оказывают неблагоприятное воздействие на мозг и, в частности, на выработку новых нервных клеток в зубчатой извилине гиппокампа». В качестве следующего шага ученые планируют изучить, способны ли физические упражнения противодействовать наблюдаемым изменениям в мозге.