Home RICERCA & SALUTE Spedizioni polari: come cambia il cervello in quei lunghi inverni al buio

Spedizioni polari: come cambia il cervello in quei lunghi inverni al buio

Abbiamo visto in questi giorni dai media sugli studi condotti dalla base antartica franco-italiana Concordia, dove gli scienziati italiani collaborano con quelli d altri paesi per svelare segreti di astronomia, glaciologia, meteorologia ed anche biologia e medicina. Per quest’ultimo scopo, si indagano i meccanismi dell’isolamento in condizioni estreme e l’influenza che esso ha sui ritmi circadiani, ovvero il nostro orologio biologico interno. Ma non sono i soli interessati a volerne sapere di più. I membri di una spedizione di ricerca polare hanno offerto ai ricercatori della Charité – Universitätsmedizin di Berlino e dell’Istituto Max Planck per lo sviluppo umano l’opportunità di studiare gli effetti dell’isolamento sociale e delle condizioni ambientali estreme sul cervello umano. I ricercatori hanno scoperto cambiamenti nel giro dentato, un’area dell’ippocampo responsabile del pensiero spaziale e della memoria. Partire per una spedizione antartica alla Neumayer-Station III, una stazione di ricerca antartica tedesca gestita dall’Istituto Alfred Wegener, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI); stare lì significa dover affrontare temperature medie di -50 gradi Celsius e oscurità quasi completa continua durante i mesi invernali.

La vita nella stazione di ricerca offre poco in termini di privacy o spazio personale. Il contatto con il mondo esterno è minimo e tagliare il proprio soggiorno non è un’opzione – almeno non durante i lunghi mesi invernali. L’evacuazione di emergenza e le consegne di cibo e attrezzature sono possibili solo durante l’estate relativamente breve. Il responsabile dello studio, il Dr. Alexander Stahn dell’Istituto di Fisiologia di Charité e il Professore assistente presso la Perelman School of Medicine dell’Università della Pennsylvania, ha lavorato insieme al Prof. Dr. Simone Kühn (Group Leader del gruppo Lise Meitner per le neuroscienze ambientali presso il Max Planck Institute per lo sviluppo umano) e supportato dall’AWI, il dott. Stahn ha deciso di determinare se una spedizione antartica produce o meno cambiamenti nella struttura e nella funzione del cervello umano. Cinque uomini e quattro donne si sono offerti volontari per partecipare allo studio. Trascorsero 14 mesi presso la stazione di ricerca antartica, nove dei quali trascorsi in totale isolamento. Prima, durante e dopo la missione, i partecipanti hanno completato una serie di test cognitivi basati su computer. Questi includevano valutazioni di concentrazione, memoria, tempo di reazione cognitiva e pensiero spaziale.

Sono stati effettuati esami del sangue regolari per misurare i livelli di un fattore di crescita specifico noto come fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF), una proteina responsabile della promozione della crescita delle cellule nervose e delle sinapsi nel cervello. I ricercatori hanno utilizzato la risonanza magnetica per determinare la struttura del cervello in ciascuno dei partecipanti prima e dopo la loro missione. Lo hanno fatto al fine di registrare i cambiamenti nel volume del cervello, prestando particolare attenzione all’ippocampo, una struttura situata nel profondo del cervello. Un gruppo di nove partecipanti al controllo è stato sottoposto a test identici. Le misure prese dopo la fine della mostra hanno rivelato che il giro dentato, un’area dell’ippocampo con un ruolo importante nel pensiero spaziale e nella formazione della memoria, era più piccolo nei membri della squadra di spedizione che nei controlli. Questi cambiamenti erano anche associati a una diminuzione dei livelli di BDNF. Dopo solo tre mesi nell’Antartico, i livelli del fattore di crescita erano scesi a livelli inferiori a quelli registrati prima dell’inizio della spedizione e non erano tornati ai normali un mese e mezzo dopo la spedizione.

I test cognitivi hanno mostrato effetti su entrambe le abilità spaziali e sulla cosiddetta attenzione selettiva, che è necessaria per ignorare informazioni irrilevanti. Test ripetuti sono normalmente associati a miglioramenti nei risultati dei test. Questo effetto di apprendimento, tuttavia, è stato ridotto nei partecipanti il cui giro dentato era diminuito di volume, la riduzione proporzionale all’entità del volume perso. Dato il numero limitato di partecipanti, i ricercatori sottolineano che i risultati dello studio devono essere visualizzati con cautela. Forniscono tuttavia informazioni importanti, vale a dire – e ciò è supportato dai risultati iniziali nei topi – che condizioni ambientali estreme possono avere un effetto negativo sul cervello e, in particolare, sulla produzione di nuove cellule nervose (neurogenesi) nel giro dentato dell’ippocampo. Come passo successivo, i ricercatori hanno in programma di studiare se l’esercizio fisico potrebbe o meno essere in grado di contrastare i cambiamenti osservati nel cervello. I risultati del loro studio sono stati pubblicati sul New England Journal of Medicine.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Stahn AC et al. N Engl J Med. 2019 Dec 5; 381(23):2273-2275.

Hattersley J et al. PLoS One. 2019 Aug 15; 14(8):e0221176.

Strewe C, Moser D et al. Biol Sex Differ. 2019 Apr 16;10(1):20.

Dott. Gianfrancesco Cormaci
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it

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