Att utsättas för värme och kyla i tidig ålder kan påverka utvecklingen av hjärnans vita substans

Hjärnskanningar av fler än 2 000 barn i förskoleåldern har visat att tidig exponering för värme och kyla kan ha långsiktiga effekter på mikrostrukturen i hjärnans vita substans, särskilt hos dem som bor i fattiga områden. Studien, som publicerades i tidskriften Nature Climate Change, belyser fosters och barns sårbarhet för extrema temperaturer. Studien leddes av Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal).

I den rådande klimatkrisen är extrema temperaturers inverkan på människors hälsa av stor oro för forskarsamhället och samhället. Barn är särskilt sårbara för temperaturförändringar eftersom deras temperaturreglerande mekanismer är omogna.

”Vi vet att den utvecklande hjärnan hos foster och barn är särskilt känslig för miljöpåverkan, och det finns vissa preliminära bevis för att exponering för kyla och värme kan påverka psykiskt välbefinnande och kognitiva förmågor hos barn och ungdomar”, säger Monika Guxens, forskare vid ISGlobal, Erasmus MC och CIBERESP. ”Det finns dock få studier som utvärderar potentiella förändringar i hjärnstrukturen till följd av dessa påverkningar”, tillägger hon.

I den här studien undersökte Guxens team strukturen av vit substans i hjärnan hos förtonåringar för att identifiera perioder av sårbarhet för kyla och värme i tidig ålder. Analysen omfattade 2 681 barn från Generation R-studien i Rotterdam som genomgick magnetisk resonanstomografi (MRT) mellan 9 och 12 års ålder. MR-protokollet bedömde hjärnaktivitet genom att mäta mängden och riktningen av vattendiffusion i hjärnans vita substans.

I äldre hjärnor flödar vatten mer i en riktning än i alla riktningar, vilket resulterar i lägre värden för en markör som kallas medeldiffusivitet och högre värden för en markör som kallas fraktionell anisotropi. Forskargruppen använde en avancerad statistisk metod för att uppskatta, för varje deltagare, exponering för genomsnittliga månadstemperaturer från befruktning till 8 års ålder och deras effekt på dessa MR-parametrar (medeldiffusivitet och fraktionell anisotropi) mätt vid 9 till 12 års ålder.

Mottaglighetsperioden mellan graviditet och tre år

Resultaten visade att exponering för kyla under graviditeten och det första levnadsåret, och exponering för värme från födseln till 3 års ålder, var associerat med högre genomsnittlig diffusivitet i preadolescens, vilket indikerar långsammare mognad av vit substans. Här definieras kyla och värme som temperaturer vid de nedre och övre ändarna av temperaturfördelningen i det aktuella området.

”Vita substansfibrer ansvarar för att koppla samman olika områden i hjärnan, vilket gör att de kan kommunicera. Allt eftersom vit substans utvecklas blir denna kommunikation snabbare och effektivare. Vår studie är som en ögonblicksbild vid en viss tidpunkt, och det vi ser i den här bilden är att deltagare som är mer utsatta för kyla och värme visar skillnader i en parameter – genomsnittlig diffusivitet – som är förknippad med lägre nivåer av vit substansmognad”, förklarar Laura Granes, IDIBELL- och ISGlobal-forskare och förstaförfattare till studien.

"I tidigare studier har förändringar i denna parameter förknippats med försämrad kognitiv funktion och vissa psykiska problem", tillägger hon.

”De största förändringarna i konnektivitetsparametrar observeras under de första levnadsåren”, säger studiens medförfattare Carles Soriano från IDIBELL, UB och CIBERSAM. ”Våra resultat tyder på att det är under denna period av snabb hjärnutveckling som exponering för kyla och värme kan ha långvariga effekter på vit substans mikrostruktur.”

Inget samband hittades mellan tidig temperaturexponering och fraktionerad anisotropi vid åldrarna 9–12 år. Författarna föreslår att en möjlig förklaring är att de två parametrarna återspeglar olika mikrostrukturella förändringar och att medeldiffusivitet kan vara en mer tillförlitlig indikator på vit substansmognad än fraktionerad anisotropi.

Barn från fattiga familjer är mer utsatta

Analys stratifierad efter socioekonomiska förhållanden visade att barn som bor i fattiga områden var mer sårbara för exponering för kyla och värme. Dessa barn hade fönster för känslighet för kyla och värme som liknade dem i den totala kohorten, men de började tidigare. Dessa skillnader kan vara relaterade till levnadsförhållanden och energifattigdom.

En viktig mekanism som kan förklara effekten av omgivningstemperatur på neurologisk utveckling kan vara en försämrad sömnkvalitet. Andra möjliga mekanismer inkluderar störningar i placentans funktion, aktivering av den hormonella axeln som leder till ökad kortisolproduktion, eller inflammatoriska processer.

”Våra resultat bidrar till att uppmärksamma fosters och barns sårbarhet för temperaturförändringar”, säger Guxens. Resultaten belyser också behovet av folkhälsostrategier för att skydda de mest utsatta samhällena inför den hotande klimatkatastrofen.