Altistuminen kuumuudelle ja kylmyydelle varhaisessa iässä voi vaikuttaa aivojen valkean aineen kehitykseen.

Yli 2 000 esiteini-ikäisen aivokuvaukset ovat osoittaneet, että varhainen altistuminen kuumuudelle ja kylmälle voi vaikuttaa pitkäaikaisesti aivojen valkean aineen mikrorakenteeseen, erityisesti köyhillä alueilla asuvilla. Nature Climate Change -lehdessä julkaistu tutkimus korostaa sikiöiden ja lasten alttiutta äärimmäisille lämpötiloille. Tutkimusta johti Barcelonan globaalin terveyden instituutti (ISGlobal).

Nykyisessä ilmastohätätilassa äärimmäisten lämpötilojen vaikutus ihmisten terveyteen on suuri huolenaihe tiedeyhteisölle ja yhteiskunnalle. Lapset ovat erityisen alttiita lämpötilan muutoksille, koska heidän lämmönsäätelymekanisminsa ovat kehittymättömät.

”Tiedämme, että sikiöiden ja lasten kehittyvät aivot ovat erityisen alttiita ympäristövaikutuksille, ja on olemassa alustavia todisteita siitä, että altistuminen kylmälle ja kuumalle voi vaikuttaa lasten ja nuorten mielenterveyteen ja kognitiivisiin kykyihin”, sanoo Monika Guxens, tutkija ISGlobalissa, Erasmus MC:ssä ja CIBERESPissä. ”Aivojen rakenteessa näiden vaikutusten seurauksena mahdollisesti tapahtuvia muutoksia arvioivia tutkimuksia on kuitenkin vähän”, hän lisää.

Tässä tutkimuksessa Guxensin tiimi tarkasteli esiteini-ikäisten aivojen valkean aineen rakennetta tunnistaakseen kylmälle ja kuumuudelle alttiita kausia varhaisessa elämässä. Analyysiin osallistui 2 681 lasta Rotterdamissa sijaitsevasta Generation R -tutkimuksesta, joille tehtiin magneettikuvaus (MRI) 9–12-vuotiaina. MRI-protokolla arvioi aivotoimintaa mittaamalla veden diffuusion määrää ja suuntaa aivojen valkeassa aineessa.

Vanhemmissa aivoissa vesi virtaa enemmän yhteen suuntaan kuin kaikkiin suuntiin, mikä johtaa keskimääräisen diffuusiokyvyn markkerin alhaisempiin arvoihin ja fraktiaalisen anisotropian korkeampiin arvoihin. Tutkimusryhmä käytti edistynyttä tilastollista lähestymistapaa arvioidakseen jokaisen osallistujan altistumista keskimääräisille kuukausilämpötiloille hedelmöityksestä 8 vuoden ikään ja niiden vaikutusta näihin MRI-parametreihin (keskimääräinen diffuusiokyky ja fraktiaalinen anisotropia) mitattuna 9–12 vuoden iässä.

Reseptiivisyyden aika raskauden ja kolmen vuoden välillä

Tulokset osoittivat, että altistuminen kylmälle raskauden ja ensimmäisen elinvuoden aikana sekä altistuminen kuumuudelle syntymästä 3. ikään asti liittyivät korkeampaan keskimääräiseen diffuusioon esimurrosiässä, mikä viittaa hitaampaan valkean aineen kypsymiseen. Tässä kylmyys ja kuumuus määritellään lämpötiloiksi kiinnostuksen kohteena olevan alueen lämpötilajakauman ala- ja yläpäissä.

”Valkean aineen kuidut vastaavat aivojen eri alueiden yhdistämisestä, mikä mahdollistaa niiden kommunikoinnin. Valkean aineen kehittyessä tämä kommunikaatio nopeutuu ja tehostuu. Tutkimuksemme on kuin tilannekuva tietyssä ajanhetkessä, ja tässä kuvassa näemme, että kylmälle ja kuumalle altistuneilla osallistujilla on eroja parametrissa – keskimääräisessä diffuusiossa – joka liittyy valkean aineen alhaisempaan kypsymiseen”, selittää Laura Granes, IDIBELL- ja ISGlobal-tutkija ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja.

"Aiemmissa tutkimuksissa tämän parametrin muutokset on yhdistetty kognitiivisten toimintojen heikkenemiseen ja joihinkin mielenterveysongelmiin", hän lisää.

”Suurimmat muutokset yhteysparametreissa havaitaan ensimmäisten elinvuosien aikana”, sanoo tutkimuksen toinen kirjoittaja Carles Soriano IDIBELListä, UB:sta ja CIBERSAMista. ”Tuloksemme viittaavat siihen, että juuri tänä nopean aivojen kehityksen aikana altistuminen kylmälle ja kuumuudelle voi vaikuttaa pitkäaikaisesti valkean aineen mikrorakenteeseen.”

Varhaisen lämpötilalle altistumisen ja 9–12-vuotiaiden iässä esiintyvän fraktionaalisen anisotropian välillä ei havaittu yhteyttä. Kirjoittajat ehdottavat, että mahdollinen selitys on, että nämä kaksi parametria heijastavat erilaisia mikrorakenteellisia muutoksia ja että keskimääräinen diffuusiokyky voi olla luotettavampi indikaattori valkean aineen kypsymiselle kuin fraktionaalinen anisotropia.

Köyhien perheiden lapset ovat suuremmassa vaarassa

Sosioekonomisten olosuhteiden mukaan jaettu analyysi osoitti, että köyhillä alueilla asuvat lapset olivat alttiimpia kylmälle ja kuumalle. Näiden lasten kylmälle ja kuumalle altistumisikkunat olivat samanlaiset kuin koko kohortissa, mutta ne alkoivat aikaisemmin. Nämä erot voivat liittyä elinoloihin ja energiaköyhyyteen.

Yksi tärkeä mekanismi, joka voi selittää ympäristön lämpötilan vaikutusta neurologiseen kehitykseen, voi olla unenlaadun heikkeneminen. Muita mahdollisia mekanismeja ovat istukan toiminnan häiriintyminen, hormonaalisen akselin aktivoituminen, joka johtaa kortisolin tuotannon lisääntymiseen, tai tulehdusprosessit.

"Tuloksemme auttavat kiinnittämään huomiota sikiöiden ja lasten haavoittuvuuteen muuttuville lämpötiloille", Guxens sanoo. Tulokset korostavat myös tarvetta kansanterveysstrategioille haavoittuvimpien yhteisöjen suojelemiseksi uhkaavan ilmastokatastrofin edessä.