Setelah menghabiskan 14 bulan di Antartika, sembilan ekspedisi meninggalkan benua itu dengan otak yang lebih kecil, menurut satu kajian baru.
Pasukan penyelidik mengimbas otak ekspedisi sebelum dan selepas perjalanan dan mendapati bahawa struktur tertentu dalam organ telah merosot semasa perjalanan. Khususnya, struktur otak yang penting untuk pembelajaran dan memori yang disebut hippocampus telah kehilangan jumlah yang signifikan. Keputusan yang diterbitkan hari ini (4 Disember) dalam The New England Journal of Medicine, menunjukkan bahawa para ekspedisi mungkin terlepas dari rangsangan otak yang sangat diperlukan dengan tinggal dan bekerja di sebuah stesen penyelidikan terpencil di atas ais kutub, dengan hanya satu beberapa orang pilih dan sebulan pada akhirnya.
Pengecutan otak juga boleh melemahkan keupayaan ekspedisi untuk memproses emosi dan berinteraksi dengan orang lain, kerana hippocampus adalah "kunci" kepada kebolehan kognitif, pengarang bersama Alexander Stahn, seorang penyelidik perubatan ruang di Charité - Universitätsmedizin Berlin dan penolong profesor sains perubatan dalam psikiatri di University of Pennsylvania, memberitahu Live Science dalam e-mel.
Perubahan otak yang dilihat di dalam pasukan Antartika menggambarkan pemerhatian serupa yang dibuat dalam tikus, yang menunjukkan bahawa tempoh pengasingan sosial yang berpanjangan menimbulkan keupayaan otak untuk membina neuron baru. Hidup dalam persekitaran yang "membosankan", tempat yang jarang berubah dan mengandungi beberapa benda menarik atau bilik untuk dijelajahi, seolah-olah mendorong perubahan otak tikus yang menyerupai mereka yang dilihat dalam ekspedisi, terutamanya dalam hippocampus. Sebagai salah satu daripada beberapa kawasan otak untuk menjana neuron menjadi dewasa, hippocampus terus menyalin litar saraf kita ketika kita belajar dan mendapat kenangan baru, menurut BrainFacts.org.
Walaupun otak tikus nampaknya bergantung kepada rangsangan alam sekitar untuk mengekalkan hippocampus, kurang diketahui tentang kesan pengasingan dan monoton pada otak manusia. Stahn dan pengarangnya berpendapat bahawa stesen penyelidikan terpencil di South Pole mungkin berfungsi sebagai makmal yang sempurna untuk disiasat. Stahn terutamanya mengkaji bagaimana otak mungkin berubah semasa perjalanan angkasa jangka panjang, tetapi Antartika membenarkannya untuk memeriksa kesan-kesan itu sedikit lebih dekat ke rumah, katanya.
"Ia boleh dianggap sebagai analog ruang yang sangat baik untuk menilai kesan pengasingan dan pengasingan yang berpanjangan," katanya.
Stesen penyelidikan kutub yang dipertanyakan, yang disebut Neumayer Station III, terletak di Shelter Ice Ekström dekat Laut Weddell dan menempatkan sembilan orang melalui musim dingin, menurut Institut Alfred Wegener, yang menjalankan stesen tersebut. Bangunan itu sendiri mengandungi sebahagian besar ruang kerja pasukan, kawasan umum dan bilik bekalan, yang menjulang di atas rak ais yang dilindungi salji pada 16 batang hidraulik. Dikelilingi oleh padang belantara yang pahit, stesen itu pasti sesuai dengan definisi buku teks "terpencil."
Sebelum ekspedisi itu dirobohkan untuk musim sejuk Antartika, Stahn dan pengarangnya mengimbas otak subjek 'melalui pengimejan resonans magnetik (MRI), yang menggunakan medan magnet dan gelombang radio yang kuat untuk menangkap imej struktur otak. Atas sebab-sebab perubatan, salah satu ekspedisi tidak dapat menjalani MRI, tetapi penulis telah mengukur tahap dalaman protein yang dipanggil faktor neurotropik yang berasal dari otak (BDNF) untuk kesemua sembilan anggota pasukan. Protein BDNF menyokong pertumbuhan neuron baru dan membolehkan sel tunas untuk bertahan; tanpa BDNF, hippocampus tidak dapat menjalin sambungan neural baru.
Penulis menguji tahap BDNF dan prestasi kognitif ekspedisi sepanjang ekspedisi itu, mengimbas kembali otak mereka selepas pasukan pulang ke rumah. Penyelidik juga menarik pengukuran yang sama dari sembilan peserta yang sihat yang tidak mengikuti ekspedisi itu.
Sudah pasti, para ekspedisi kehilangan lebih banyak hippocampal dan BDNF selama 14 bulan mereka di Kutub Selatan daripada kumpulan yang tinggal di rumah.
Khususnya, rantau hippocampus yang dipanggil dyrate gyrus menurun dengan ketara dalam lapan ekspedisi yang menjalani MRI. Rantau ini berfungsi sebagai sarang neurogenesis dalam hippocampus dan rekod kenangan peristiwa, menurut BrainFacts.org. Rata-rata, gyrus dentata setiap ekspedisi merosot sekitar 4% hingga 10% semasa mereka berada di stesen penyelidikan.
Ekspedisi dengan kehilangan jumlah yang lebih besar dalam gyrus dentate juga lebih buruk pada ujian pemprosesan spatial dan perhatian terpilih, berbanding skor mereka sebelum ekspedisi. Kawasan lain dari otak ekspedisi 'juga seolah-olah mengecut semasa perjalanan, termasuk beberapa tempat pada korteks serebrum (lapisan luar otak yang berkedut); bintik-bintik ini adalah gyrus parahippocampal kiri, korteks prefrontal kanan dorsolateral dan korteks orbitofrontal kiri.
Separuh daripada perjalanan melalui ekspedisi, tahap BDNF ekspedisi telah jatuh dari tahap asas mereka, dan mereka akhirnya menurun sebanyak kira-kira 45%, secara purata. Tahap ini kekal rendah walaupun 1.5 bulan selepas pasukan pulang. Pengurangan yang lebih besar dalam tahap BDNF berkait rapat dengan kehilangan jumlah yang lebih besar dalam gyrus dentate sebelum ekspedisi untuk kemudiannya, kata kajian itu.
Oleh kerana kajian mereka hanya melibatkan sembilan orang, penulis menekankan bahawa "data mereka harus ditafsirkan dengan hati-hati." Berdasarkan penyelidikan semata-mata, para penulis tidak dapat menentukan unsur-unsur ekspedisi itu yang membentuk kekurangan sosial atau alam sekitar, khususnya, mereka menyatakan. Walau bagaimanapun, penyelidik berkata, keputusan menunjukkan bahawa pengasingan berpanjangan boleh mengurangkan otak manusia BDNF, mengubah struktur hippocampus dan menjejaskan fungsi kognitif yang penting seperti ingatan.
Penyelidik kini sedang menyiasat beberapa cara yang mungkin untuk mengelakkan pengecutan otak ini, "seperti rutin senaman fizikal tertentu dan realiti maya untuk menambah rangsangan deria," kata Stahn. Secara teorinya, jika penemuan daripada kajian tikus berlaku pada manusia, "memperkayakan" persekitaran seseorang dengan item dan aktiviti baru boleh melindungi hippocampus daripada pengecutan, kata para penulis.
