Después de pasar 14 frígidos meses en la Antártida, nueve expedicionarios abandonaron el continente con cerebros ligeramente más pequeños, según un nuevo estudio.
Un equipo de investigadores escaneó el cerebro de los expedicionarios antes y después del viaje y descubrió que ciertas estructuras en el órgano se habían encogido durante el viaje. En particular, una estructura cerebral crítica para el aprendizaje y la memoria llamada hipocampo había perdido un volumen significativo. Los resultados, publicados hoy (4 de diciembre) en The New England Journal of Medicine, sugieren que los expedicionarios pueden haberse perdido la estimulación cerebral muy necesaria al vivir y trabajar en una estación de investigación aislada en el hielo polar, con solo un pocas personas selectas y durante meses y meses.
La contracción cerebral también puede socavar la capacidad de los expedicionarios para procesar emociones e interactuar con otros, porque el hipocampo es "clave" para esas habilidades cognitivas, coautor Alexander Stahn, investigador de medicina espacial en la Charité - Universitätsmedizin Berlin y profesor asistente de La ciencia médica en psiquiatría de la Universidad de Pensilvania, le dijo a Live Science en un correo electrónico.
Los cambios cerebrales observados en el equipo antártico hacen eco de observaciones similares realizadas en roedores, lo que sugiere que períodos prolongados de aislamiento social reducen la capacidad del cerebro para construir nuevas neuronas. Vivir en un ambiente "monótono", un lugar que rara vez cambia y contiene pocos objetos o habitaciones interesantes para explorar, parece provocar cambios en los cerebros de los roedores que se parecen a los que se ven en los expedicionarios, particularmente en el hipocampo. Como una de las pocas regiones del cerebro que genera neuronas en la edad adulta, el hipocampo continuamente reconecta nuestros circuitos neuronales a medida que aprendemos y obtenemos nuevos recuerdos, según BrainFacts.org.
Aunque el cerebro de los roedores parece depender de la estimulación ambiental para sostener el hipocampo, se sabe menos sobre los efectos del aislamiento y la monotonía en el cerebro humano. Stahn y sus coautores pensaron que una estación de investigación remota en el Polo Sur podría servir como el laboratorio perfecto para investigar. Stahn estudia principalmente cómo podría cambiar el cerebro durante los viajes espaciales a largo plazo, pero la Antártida le permitió examinar esos efectos un poco más cerca de casa, dijo.
"Puede considerarse un excelente análogo espacial para evaluar los efectos del aislamiento y el confinamiento prolongados", dijo.
La estación de investigación polar en cuestión, llamada Neumayer Station III, se encuentra en la plataforma de hielo Ekström cerca del mar de Weddell y alberga a nueve personas durante los meses de invierno, según el Instituto Alfred Wegener, que administra la estación. El edificio en sí contiene la mayoría de los espacios de trabajo, áreas comunes y salas de suministros del equipo, que se cierne sobre la plataforma de hielo cubierta de nieve en 16 puntales hidráulicos. Rodeada de un desierto agridulce, la estación sin duda se ajusta a la definición de libro de texto de "aislado".
Antes de que los expedicionarios se agacharan para el invierno antártico, Stahn y sus coautores escanearon los cerebros de los sujetos a través de imágenes de resonancia magnética (MRI), que utiliza un campo magnético fuerte y ondas de radio para capturar imágenes estructurales del cerebro. Por razones médicas, uno de los expedicionarios no pudo someterse a una resonancia magnética, pero los autores midieron los niveles internos de una proteína llamada factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) para los nueve miembros del equipo. La proteína BDNF apoya el crecimiento de nuevas neuronas y permite que sobrevivan las células en ciernes; sin BDNF, el hipocampo no puede forjar nuevas conexiones neuronales.
Los autores probaron los niveles de BDNF y el rendimiento cognitivo de los expedicionarios durante toda la expedición, escaneando sus cerebros nuevamente después de que el equipo regresó a casa. Los investigadores también tomaron las mismas medidas de nueve participantes sanos que no fueron a la expedición.
Efectivamente, los expedicionarios perdieron más volumen del hipocampo y BDNF durante sus 14 meses en el Polo Sur que el grupo que se quedó en casa.
En particular, una región del hipocampo llamada giro dentado se sumergió significativamente en los ocho expedicionarios que se sometieron a resonancia magnética. Esta región sirve como foco de neurogénesis dentro del hipocampo y registra recuerdos de eventos, según BrainFacts.org. En promedio, la circunvolución dentada de cada expedicionario se redujo entre un 4% y un 10% durante su estadía en la estación de investigación.
Los expedicionarios con mayor pérdida de volumen en la circunvolución dentada también obtuvieron peores resultados en las pruebas de procesamiento espacial y atención selectiva, en comparación con sus puntajes antes de la expedición. Otras áreas de los cerebros de los expedicionarios también parecieron encogerse durante el viaje, incluidas varias manchas en la corteza cerebral (la capa externa arrugada del cerebro); estos puntos fueron la circunvolución parahippocampal izquierda, la corteza prefrontal dorsolateral derecha y la corteza orbitofrontal izquierda.
Un cuarto del camino a través de la expedición, los niveles de BDNF de los expedicionarios ya habían caído de sus niveles de referencia, y finalmente disminuyeron en un 45%, en promedio. Estos niveles permanecieron bajos incluso 1.5 meses después de que el equipo regresó a casa. Las mayores reducciones en los niveles de BDNF se correlacionaron con una mayor pérdida de volumen en la circunvolución dentada desde antes de la expedición hasta después, según el estudio.
Debido a que su estudio incluyó solo a nueve personas, los autores enfatizaron que sus "datos deben interpretarse con precaución". Basándose solo en su investigación, los autores no pueden determinar qué elementos de la expedición constituyeron privación social o ambiental, específicamente, anotaron. No obstante, según los investigadores, los resultados sugieren que el aislamiento prolongado puede agotar el cerebro humano de BDNF, alterar la estructura del hipocampo y socavar importantes funciones cognitivas como la memoria.
Los investigadores están investigando actualmente varias formas posibles de prevenir esta contracción cerebral, "como rutinas específicas de ejercicio físico y realidad virtual para aumentar la estimulación sensorial", dijo Stahn. Teóricamente, si los hallazgos de estudios de roedores son válidos en humanos, "enriquecer" el entorno de una persona con nuevos elementos y actividades podría proteger al hipocampo de la contracción, dijeron los autores.
