Eksponering for varme og kulde tidligt i livet kan påvirke udviklingen af hvid substans i hjernen

Hjernescanninger af mere end 2.000 præadolescent børn har vist, at tidlig eksponering for varme og kulde kan have langsigtede effekter på mikrostrukturen af hjernens hvide substans, især hos dem, der bor i fattige områder. Undersøgelsen, offentliggjort i Nature Climate Change, fremhæver fostres og børns sårbarhed over for ekstreme temperaturer. Undersøgelsen blev ledet af Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal).

I den nuværende klimanød er virkningen af ekstreme temperaturer på menneskers sundhed af stor bekymring for det videnskabelige samfund og samfundet. Børn er særligt sårbare over for temperaturændringer, da deres termoreguleringsmekanismer stadig er umodne.

"Vi ved, at den udviklende hjerne hos fostre og børn er særligt følsomme over for miljøpåvirkninger, og der er nogle foreløbige beviser for, at eksponering for kulde og varme kan påvirke mentalt velvære og kognitive evner hos børn og unge," siger Monika Guxens, forsker ved ISGlobal, Erasmus MC og CIBERESP. "Der er dog få undersøgelser, der vurderer potentielle ændringer i hjernestrukturen som følge af disse eksponeringer," tilføjer hun.

I denne undersøgelse så Guxens' team på strukturen af hvidt stof i hjernen hos præ-teenagere for at identificere perioder med sårbarhed over for kulde og varme i det tidlige liv. Analysen omfattede 2.681 børn fra Generation R-undersøgelsen i Rotterdam, som gennemgik magnetisk resonansbilleddannelse (MRI)-scanninger mellem 9 og 12 år. MRI-protokollen vurderede hjerneaktivitet ved at måle mængden og retningen af vanddiffusion i hjernens hvide stof.

I mere modne hjerner flyder vand mere i én retning end i alle retninger, hvilket giver lavere værdier for en markør kaldet gennemsnitlig diffusivitet og højere værdier for en markør kaldet fraktioneret anisotropi. Forskerholdet brugte en avanceret statistisk tilgang til at estimere, for hver deltager, eksponering for gennemsnitlige månedlige temperaturer fra undfangelse til 8 år og deres indvirkning på disse MRI-parametre (gennemsnitlig diffusivitet og fraktioneret anisotropi) målt i alderen 9-12.

Receptionsperioden mellem graviditet og tre år

Resultaterne viste, at kuldeeksponering under graviditeten og det første leveår samt varmeeksponering fra fødslen til 3 års alderen var forbundet med højere middeldiffusivitet i præadolescensen, hvilket indikerer langsommere modning af hvidt stof. I dette tilfælde defineres kulde og varme som temperaturer, der er i den nedre og øvre ende af temperaturfordelingen i det undersøgte område.

"Hvidstoffibre er ansvarlige for at forbinde forskellige områder af hjernen, så de kan kommunikere. Efterhånden som hvid substans udvikler sig, bliver denne kommunikation hurtigere og mere effektiv. Vores undersøgelse er som et fotografi på et bestemt tidspunkt, og hvad vi ser på dette billede viser, at deltagere, der er mere udsat for kulde og varme, viser forskelle i en parameter - middel diffusivitet - der er forbundet med lavere niveauer af hvid substans modning," forklarer Laura Granes, IDIBELL og ISGlobal forsker og førsteforfatter af undersøgelsen.

"I tidligere undersøgelser har ændringer i denne parameter været forbundet med forværring af kognitiv funktion og nogle psykiske problemer," tilføjer hun.

"De største ændringer i kommunikationsparametre observeres i de første leveår," siger studiemedforfatter Carles Soriano fra IDIBELL, UB og CIBERSAM. "Vores resultater tyder på, at det er i denne periode med hurtig hjerneudvikling, at kulde- og varmeeksponering kan have langvarige effekter på mikrostrukturen af hvidt stof."

Der blev ikke fundet nogen sammenhæng mellem tidlig temperatureksponering og fraktioneret anisotropi i alderen 9-12 år. Forfatterne foreslår, at en mulig forklaring er, at de to parametre afspejler forskellige mikrostrukturelle ændringer, og at middel diffusivitet kan være en mere pålidelig indikator for hvidt stofs modning sammenlignet med fraktioneret anisotropi.

Børn fra fattige familier er mere udsatte

Analyse stratificeret efter socioøkonomiske forhold viste, at børn, der bor i fattige områder, var mere sårbare over for kulde og varme. Hos disse børn lignede vinduerne for modtagelighed for kulde og varme dem, der blev fundet i den generelle kohorte, men begyndte tidligere. Disse forskelle kan være relateret til levevilkår og energifattigdom.

En vigtig mekanisme, der kan forklare effekten af omgivende temperatur på neuroudvikling, kan være forringelse af søvnkvaliteten. Andre mulige mekanismer omfatter placenta dysfunktion, aktivering af hormonaksen, der fører til øget kortisolproduktion, eller inflammatoriske processer.

"Vores resultater hjælper med at gøre opmærksom på fostres og børns sårbarhed over for skiftende temperaturer," siger Gouksens. Resultaterne fremhæver også behovet for at udvikle folkesundhedsstrategier for at beskytte de mest sårbare samfund over for en truende klimanød.