Sau khi trải qua 14 tháng lạnh lùng ở Nam Cực, chín người thám hiểm rời khỏi lục địa với bộ não nhỏ hơn một chút, theo một nghiên cứu mới.
Một nhóm các nhà nghiên cứu đã quét não của những người thám hiểm trước và sau cuộc hành trình và phát hiện ra rằng một số cấu trúc trong cơ quan đã bị thu hẹp trong chuyến đi. Cụ thể, một cấu trúc não quan trọng cho việc học và trí nhớ được gọi là hải mã đã mất khối lượng đáng kể. Kết quả, được công bố hôm nay (4/12) trên Tạp chí Y học New England, cho thấy những người thám hiểm có thể đã bỏ lỡ việc kích thích não rất cần thiết bằng cách sống và làm việc trong một trạm nghiên cứu biệt lập trên băng cực, chỉ với một vài người chọn và cuối tháng.
Sự co rút não cũng có thể làm suy yếu khả năng xử lý cảm xúc và tương tác của người thám hiểm, bởi vì hải mã là "chìa khóa" cho những khả năng nhận thức đó, đồng tác giả Alexander Stahn, nhà nghiên cứu y học vũ trụ tại Charité - Đại học Berlin và trợ lý giáo sư của Berlin Khoa học y tế về tâm thần học tại Đại học Pennsylvania, đã nói với Live Science trong một email.
Những thay đổi não bộ được thấy trong nhóm nghiên cứu ở Nam Cực lặp lại những quan sát tương tự được thực hiện ở loài gặm nhấm, điều này cho thấy thời gian cách ly xã hội kéo dài làm giảm khả năng xây dựng tế bào thần kinh mới của não. Sống trong một môi trường "đơn điệu", một nơi hiếm khi thay đổi và chứa một vài vật thể hoặc căn phòng thú vị để khám phá, dường như thúc đẩy những thay đổi trong bộ não của loài gặm nhấm giống như những người thám hiểm, đặc biệt là ở hải mã. Là một trong số ít vùng não tạo ra tế bào thần kinh đến tuổi trưởng thành, hải mã liên tục nối lại mạch thần kinh của chúng ta khi chúng ta học hỏi và có được những ký ức mới, theo BrainFacts.org.
Mặc dù bộ não của loài gặm nhấm dường như dựa vào sự kích thích của môi trường để duy trì vùng hải mã, nhưng người ta ít biết về tác động của sự cô lập và sự đơn điệu đối với bộ não con người. Stahn và các đồng tác giả của ông nghĩ rằng một trạm nghiên cứu từ xa ở Nam Cực có thể đóng vai trò là phòng thí nghiệm hoàn hảo để điều tra. Stahn chủ yếu nghiên cứu làm thế nào bộ não có thể thay đổi trong chuyến du hành vũ trụ dài hạn, nhưng Nam Cực cho phép anh ta kiểm tra những tác động đó gần nhà hơn một chút, ông nói.
"Nó có thể được coi là một chất tương tự không gian tuyệt vời để đánh giá tác động của sự cô lập và giam cầm kéo dài", ông nói.
Trạm nghiên cứu vùng cực được đề cập, được gọi là Trạm Neumayer III, đứng trên thềm băng Ekstrom gần biển Weddell và chứa chín người trong những tháng mùa đông, theo Viện Alfred Wegener, nơi điều hành trạm. Tòa nhà này chứa hầu hết các không gian làm việc của đội, khu vực chung và phòng cung cấp, thấp thoáng trên thềm băng tuyết phủ trên 16 thanh chống thủy lực. Được bao quanh bởi vùng hoang dã lạnh lẽo, nhà ga chắc chắn phù hợp với định nghĩa của sách giáo khoa về "cô lập".
Trước khi các đoàn thám hiểm đi xuống trong mùa đông ở Nam Cực, Stahn và các đồng tác giả đã quét não của các đối tượng thông qua hình ảnh cộng hưởng từ (MRI), sử dụng từ trường và sóng vô tuyến mạnh để ghi lại hình ảnh cấu trúc của não. Vì lý do y tế, một trong những người thám hiểm không thể trải qua MRI, nhưng các tác giả đã đo mức độ bên trong của một protein gọi là yếu tố thần kinh có nguồn gốc từ não (BDNF) cho tất cả chín thành viên trong nhóm. Protein BDNF hỗ trợ sự phát triển của các tế bào thần kinh mới và cho phép các tế bào vừa chớm nở tồn tại; không có BDNF, hải mã không thể tạo ra các kết nối thần kinh mới.
Các tác giả đã kiểm tra mức độ BDNF của những người thám hiểm và hiệu suất nhận thức trong suốt cuộc thám hiểm, quét lại bộ não của họ sau khi nhóm trở về nhà. Các nhà nghiên cứu cũng đã rút ra các phép đo tương tự từ chín người tham gia khỏe mạnh, những người không đi thám hiểm.
Chắc chắn, những người thám hiểm đã mất khối lượng hồi hải mã và BDNF nhiều hơn trong 14 tháng ở Nam Cực so với nhóm ở nhà.
Đặc biệt, một vùng của hải mã được gọi là con quay ngà răng đã giảm đáng kể trong tám người thám hiểm đã trải qua MRI. Khu vực này đóng vai trò là điểm nóng của sự hình thành thần kinh trong vùng hải mã và ghi lại những ký ức về các sự kiện, theo BrainFacts.org. Trung bình, mỗi con quay của nha sĩ thám hiểm bị thu hẹp khoảng 4% đến 10% trong suốt thời gian ở trạm nghiên cứu.
Những người thám hiểm bị mất khối lượng lớn hơn trong ngà răng cũng thực hiện kém hơn trong các bài kiểm tra xử lý không gian và chú ý chọn lọc, so với điểm số của họ trước cuộc thám hiểm. Các khu vực khác của bộ não thám hiểm dường như cũng co lại trong chuyến đi, bao gồm một số điểm trên vỏ não (lớp ngoài nhăn của não); những đốm này là lớp vỏ parahippocampal trái, vỏ não trước trán bên phải và vỏ não trái orbitofrontal.
Một phần tư chặng đường của cuộc thám hiểm, mức BDNF của người thám hiểm đã giảm từ mức cơ bản và cuối cùng họ giảm trung bình khoảng 45%. Các mức này vẫn ở mức thấp thậm chí 1,5 tháng sau khi đội trở về nhà. Nghiên cứu cho biết việc giảm nhiều hơn mức BDNF tương quan với việc mất khối lượng lớn hơn trong ngà răng từ trước cuộc thám hiểm đến sau đó, nghiên cứu cho biết.
Bởi vì nghiên cứu của họ chỉ bao gồm chín người, các tác giả nhấn mạnh rằng "dữ liệu của họ nên được giải thích một cách thận trọng". Chỉ dựa trên nghiên cứu của họ, các tác giả không thể xác định các yếu tố nào của cuộc thám hiểm cấu thành sự thiếu hụt xã hội hoặc môi trường, cụ thể, họ lưu ý. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho biết, kết quả cho thấy sự cô lập kéo dài có thể làm cạn kiệt bộ não của con người BDNF, làm thay đổi cấu trúc của hải mã và làm suy yếu các chức năng nhận thức quan trọng như trí nhớ.
Các nhà nghiên cứu hiện đang nghiên cứu một số cách có thể để ngăn ngừa sự co rút não này, "chẳng hạn như thói quen tập thể dục cụ thể và thực tế ảo để tăng cường kích thích giác quan", Stahn nói. Về mặt lý thuyết, nếu những phát hiện từ các nghiên cứu gặm nhấm là đúng ở người, thì việc "làm phong phú" môi trường của một người bằng các vật phẩm và hoạt động mới có thể che chắn cho hải mã khỏi bị co rút, các tác giả cho biết.
