Eksponering for varme og kulde i tidlig alder kan påvirke utviklingen av hjernens hvite substans

Hjerneskanninger av mer enn 2000 pre-tenåringer har funnet at tidlig eksponering for varme og kulde kan ha langsiktige effekter på mikrostrukturen i hjernens hvite substans, spesielt hos de som bor i fattige områder. Studien, publisert i tidsskriftet Nature Climate Change, fremhever fostres og barns sårbarhet for ekstreme temperaturer. Studien ble ledet av Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal).

I den nåværende klimakrisen er virkningen av ekstreme temperaturer på menneskers helse av stor bekymring for det vitenskapelige miljøet og samfunnet. Barn er spesielt sårbare for temperaturendringer fordi deres termoregulerende mekanismer er umodne.

«Vi vet at hjernen hos fostre og barn under utvikling er spesielt utsatt for miljøpåvirkninger, og det finnes noen foreløpige bevis for at eksponering for kulde og varme kan påvirke mental velvære og kognitive evner hos barn og ungdom», sier Monika Guxens, forsker ved ISGlobal, Erasmus MC og CIBERESP. «Det finnes imidlertid få studier som vurderer potensielle endringer i hjernestrukturen som følge av disse påvirkningene», legger hun til.

I denne studien undersøkte Guxens' team strukturen av hvit substans i hjernen til pre-tenåringer for å identifisere perioder med sårbarhet for kulde og varme tidlig i livet. Analysen inkluderte 2681 barn fra Generation R-studien i Rotterdam som gjennomgikk magnetisk resonansavbildning (MR)-skanning mellom 9 og 12 år. MR-protokollen vurderte hjerneaktivitet ved å måle mengden og retningen av vanndiffusjon i hjernens hvite substans.

I eldre hjerner strømmer vann mer i én retning enn i alle retninger, noe som resulterer i lavere verdier for en markør kalt gjennomsnittlig diffusivitet og høyere verdier for en markør kalt fraksjonell anisotropi. Forskerteamet brukte en avansert statistisk tilnærming for å estimere, for hver deltaker, eksponering for gjennomsnittlige månedlige temperaturer fra unnfangelse til 8 år og deres effekt på disse MR-parametrene (gjennomsnittlig diffusivitet og fraksjonell anisotropi) målt i alderen 9 til 12 år.

Mottaklighetsperioden mellom graviditet og tre år

Resultatene viste at eksponering for kulde under graviditet og det første leveåret, og eksponering for varme fra fødsel til 3 år, var assosiert med høyere gjennomsnittlig diffusivitet i preadolescens, noe som indikerer langsommere modning av hvit substans. Her er kulde og varme definert som temperaturer i den nedre og øvre enden av temperaturfordelingen i interesseområdet.

«Hvite substansfibre er ansvarlige for å koble sammen ulike områder av hjernen, slik at de kan kommunisere. Etter hvert som hvit substans utvikler seg, blir denne kommunikasjonen raskere og mer effektiv. Studien vår er som et øyeblikksbilde på et bestemt tidspunkt, og det vi ser på dette bildet er at deltakere som er mer utsatt for kulde og varme viser forskjeller i en parameter – gjennomsnittlig diffusivitet – som er assosiert med lavere nivåer av modning av hvit substans», forklarer Laura Granes, IDIBELL- og ISGlobal-forsker og førsteforfatter av studien.

«I tidligere studier har endringer i denne parameteren vært assosiert med forverret kognitiv funksjon og noen psykiske helseproblemer», legger hun til.

«De største endringene i konnektivitetsparametere observeres i de første leveårene», sier studiens medforfatter Carles Soriano fra IDIBELL, UB og CIBERSAM. «Resultatene våre tyder på at det er i denne perioden med rask hjerneutvikling at eksponering for kulde og varme kan ha langvarige effekter på hvit substans mikrostruktur.»

Det ble ikke funnet noen sammenheng mellom tidlig temperatureksponering og fraksjonell anisotropi i alderen 9–12 år. Forfatterne antyder at en mulig forklaring er at de to parameterne reflekterer forskjellige mikrostrukturelle endringer, og at gjennomsnittlig diffusivitet kan være en mer pålitelig indikator på modning av hvit substans enn fraksjonell anisotropi.

Barn fra fattige familier er mer utsatt

Analyse stratifisert etter sosioøkonomiske forhold viste at barn som bodde i fattige områder var mer sårbare for kulde- og varmeeksponering. Disse barna hadde vinduer med mottakelighet for kulde og varme som lignet på de som ble funnet i den generelle kohorten, men de begynte tidligere. Disse forskjellene kan være relatert til levekår og energifattigdom.

En viktig mekanisme som kan forklare effekten av romtemperatur på nevroutvikling kan være en forverring av søvnkvaliteten. Andre mulige mekanismer inkluderer forstyrrelse av morkakefunksjonen, aktivering av den hormonelle aksen som fører til økt kortisolproduksjon, eller inflammatoriske prosesser.

«Funnene våre bidrar til å rette oppmerksomheten mot fostres og barns sårbarhet for temperaturendringer», sier Guxens. Funnene fremhever også behovet for folkehelsestrategier for å beskytte de mest sårbare samfunnene i møte med den truende klimakatastrofen.