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La estación antártica Neumayer-Station III, donde se desarrolló la investigación. Foto: Stahn/Charité.
Vivir en condiciones extremas encoge al cerebro, ha comprobado una investigación de la Universidad de Medicina de Berlín (Charité) y el Instituto Max Planck para el Desarrollo Humano. Los resultados se han publicado en The New England Journal of Medicine.
La investigación se desarrolló con nueve miembros de una expedición alemana que pasó 14 meses en la estación antártica III Stahn, 9 de los cuales en completo aislamiento del mundo exterior.
La temperatura exterior alcanzó los 50 grados bajo cero y los participantes vivieron en casi completa oscuridad durante los meses del invierno, sin apenas privacidad personal y sin posibilidad de abandonar la misión.
La evacuación de emergencia y las entregas de alimentos y equipos solo fueon posibles durante el verano relativamente corto: un escenario perfecto para estudiar cómo la exposición a condiciones extremas afecta el cerebro humano.
Pruebas cognitivas
Antes, durante y después de su misión, los participantes tuvieron que realizar un conjunto de pruebas cognitivas mediante ordenador: evaluaciones de concentración, memoria, tiempo de reacción cognitiva y pensamiento espacial.
También se realizaron análisis de sangre periódicos para medir los niveles de un factor de crecimiento específico conocido como factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), una proteína responsable de promover el crecimiento de las células nerviosas y las sinapsis en el cerebro.
Los investigadores utilizaron imágenes de resonancia magnética para determinar la estructura del cerebro en cada uno de los participantes, antes y después de su misión. Un grupo de nueve participantes de control se sometió a pruebas idénticas.
Lo hicieron para registrar posibles cambios en el volumen cerebral, particularmente en el hipocampo, cuyas principales funciones son la formación de nuevos recuerdos y la orientación espacial.
"Para esto, utilizamos una metodología de alta resolución que permite tomar medidas precisas de áreas individuales del hipocampo", dice Simone Kühn, una de las investigadoras, en un comunicado.
La investigación se desarrolló con nueve miembros de una expedición alemana que pasó 14 meses en la estación antártica III Stahn, 9 de los cuales en completo aislamiento del mundo exterior.
La temperatura exterior alcanzó los 50 grados bajo cero y los participantes vivieron en casi completa oscuridad durante los meses del invierno, sin apenas privacidad personal y sin posibilidad de abandonar la misión.
La evacuación de emergencia y las entregas de alimentos y equipos solo fueon posibles durante el verano relativamente corto: un escenario perfecto para estudiar cómo la exposición a condiciones extremas afecta el cerebro humano.
Pruebas cognitivas
Antes, durante y después de su misión, los participantes tuvieron que realizar un conjunto de pruebas cognitivas mediante ordenador: evaluaciones de concentración, memoria, tiempo de reacción cognitiva y pensamiento espacial.
También se realizaron análisis de sangre periódicos para medir los niveles de un factor de crecimiento específico conocido como factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), una proteína responsable de promover el crecimiento de las células nerviosas y las sinapsis en el cerebro.
Los investigadores utilizaron imágenes de resonancia magnética para determinar la estructura del cerebro en cada uno de los participantes, antes y después de su misión. Un grupo de nueve participantes de control se sometió a pruebas idénticas.
Lo hicieron para registrar posibles cambios en el volumen cerebral, particularmente en el hipocampo, cuyas principales funciones son la formación de nuevos recuerdos y la orientación espacial.
"Para esto, utilizamos una metodología de alta resolución que permite tomar medidas precisas de áreas individuales del hipocampo", dice Simone Kühn, una de las investigadoras, en un comunicado.
Menos volumen cerebral
Las mediciones tomadas después del final de la exposición revelaron que el giro dentado, un área del hipocampo con un papel importante en el pensamiento espacial y la formación de la memoria, se redujo en un siete por ciento en el transcurso de la expedición.
Estos cambios también se asociaron con una disminución en los niveles de BDNF. Después de solo tres meses en la Antártida, los niveles del factor de crecimiento habían disminuido a niveles inferiores a los registrados antes del inicio de la expedición y no habían vuelto a la normalidad un mes y medio después de la expedición.
Las pruebas de cognición mostraron efectos negativos, tanto en las habilidades espaciales como en la llamada atención selectiva, que es necesaria para ignorar la información irrelevante.
Estos efectos negativos se apreciaron en los participantes en los que el giro dentado había disminuido de tamaño, siendo la pérdida de capacidades proporcional a la extensión del volumen perdido.
"Dado el pequeño número de participantes, los resultados de nuestro estudio deben considerarse con precaución", explica el director de la investigación, Alexander Stahn.
"Sin embargo, proporcionan información importante, a saber, y esto está respaldado por los hallazgos iniciales en ratones, que condiciones ambientales extremas pueden tener un efecto adverso en el cerebro y, en particular, la producción de nuevas células nerviosas en el giro del hipocampo dentado”, añade Stahn.
Como siguiente paso, los investigadores se proponen averiguar si el ejercicio físico podría o no contrarrestar los cambios observados en el cerebro.
Consideran al respecto que los cambios provocados por las situaciones extremas son reversibles, ya que el hipocampo responde muy bien a la estimulación procedente de una vida social intensa y de unas experiencias por vivir.
Las mediciones tomadas después del final de la exposición revelaron que el giro dentado, un área del hipocampo con un papel importante en el pensamiento espacial y la formación de la memoria, se redujo en un siete por ciento en el transcurso de la expedición.
Estos cambios también se asociaron con una disminución en los niveles de BDNF. Después de solo tres meses en la Antártida, los niveles del factor de crecimiento habían disminuido a niveles inferiores a los registrados antes del inicio de la expedición y no habían vuelto a la normalidad un mes y medio después de la expedición.
Las pruebas de cognición mostraron efectos negativos, tanto en las habilidades espaciales como en la llamada atención selectiva, que es necesaria para ignorar la información irrelevante.
Estos efectos negativos se apreciaron en los participantes en los que el giro dentado había disminuido de tamaño, siendo la pérdida de capacidades proporcional a la extensión del volumen perdido.
"Dado el pequeño número de participantes, los resultados de nuestro estudio deben considerarse con precaución", explica el director de la investigación, Alexander Stahn.
"Sin embargo, proporcionan información importante, a saber, y esto está respaldado por los hallazgos iniciales en ratones, que condiciones ambientales extremas pueden tener un efecto adverso en el cerebro y, en particular, la producción de nuevas células nerviosas en el giro del hipocampo dentado”, añade Stahn.
Como siguiente paso, los investigadores se proponen averiguar si el ejercicio físico podría o no contrarrestar los cambios observados en el cerebro.
Consideran al respecto que los cambios provocados por las situaciones extremas son reversibles, ya que el hipocampo responde muy bien a la estimulación procedente de una vida social intensa y de unas experiencias por vivir.
Referencia
Brain Changes in Response to Long Antarctic Expeditions. Alexander C. Stahn et al. The New England Journal of Medicine, 2019; 381:2273-2275. DOI: 10.1056/NEJMc1904905
Brain Changes in Response to Long Antarctic Expeditions. Alexander C. Stahn et al. The New England Journal of Medicine, 2019; 381:2273-2275. DOI: 10.1056/NEJMc1904905
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