Blootstelling aan warmte en kou op jonge leeftijd kan de ontwikkeling van de witte hersenstof beïnvloeden

Hersenscans van meer dan 2000 pre-tieners hebben aangetoond dat vroege blootstelling aan hitte en kou langetermijneffecten kan hebben op de microstructuur van de witte hersenstof, met name bij mensen die in arme gebieden wonen. De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Climate Change, benadrukt de kwetsbaarheid van foetussen en kinderen voor extreme temperaturen. De studie werd geleid door het Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal).

In de huidige klimaatcrisis is de impact van extreme temperaturen op de menselijke gezondheid een grote zorg voor de wetenschappelijke gemeenschap en de maatschappij. Kinderen zijn bijzonder kwetsbaar voor temperatuurschommelingen omdat hun warmteregulatiemechanismen nog niet volledig ontwikkeld zijn.

"We weten dat de zich ontwikkelende hersenen van foetussen en kinderen bijzonder gevoelig zijn voor omgevingsinvloeden, en er zijn voorlopige aanwijzingen dat blootstelling aan kou en hitte het mentale welzijn en de cognitieve vaardigheden van kinderen en adolescenten kan beïnvloeden", aldus Monika Guxens, onderzoeker bij ISGlobal, Erasmus MC en CIBERESP. "Er zijn echter weinig studies die mogelijke veranderingen in de hersenstructuur als gevolg van deze invloeden onderzoeken", voegt ze eraan toe.

In deze studie onderzocht het team van Guxens de structuur van de witte stof in de hersenen van pre-tieners om perioden van kwetsbaarheid voor kou en hitte in de vroege levensfase te identificeren. De analyse omvatte 2681 kinderen uit de Generation R-studie in Rotterdam die tussen hun 9e en 12e jaar een MRI-scan (Magnetic Resonance Imaging) ondergingen. Het MRI-protocol beoordeelde de hersenactiviteit door de hoeveelheid en richting van de waterdiffusie in de witte stof van de hersenen te meten.

In oudere hersenen stroomt water meer in één richting dan in alle richtingen, wat resulteert in lagere waarden voor een marker genaamd gemiddelde diffusiviteit en hogere waarden voor een marker genaamd fractionele anisotropie. Het onderzoeksteam gebruikte een geavanceerde statistische benadering om voor elke deelnemer de blootstelling aan gemiddelde maandelijkse temperaturen van de conceptie tot 8 jaar te schatten, evenals het effect ervan op deze MRI-parameters (gemiddelde diffusiviteit en fractionele anisotropie), gemeten tussen 9 en 12 jaar.

De periode van ontvankelijkheid tussen zwangerschap en drie jaar

De resultaten toonden aan dat blootstelling aan kou tijdens de zwangerschap en het eerste levensjaar, en blootstelling aan warmte van de geboorte tot de leeftijd van 3 jaar, geassocieerd waren met een hogere gemiddelde diffusiviteit in de preadolescentie, wat wijst op een langzamere rijping van de witte stof. Koude en warmte worden hier gedefinieerd als temperaturen aan de onder- en bovengrens van de temperatuurverdeling in het betreffende gebied.

"Wittestofvezels zijn verantwoordelijk voor het verbinden van verschillende hersengebieden, waardoor deze kunnen communiceren. Naarmate de witte stof zich ontwikkelt, wordt deze communicatie sneller en efficiënter. Ons onderzoek is als een momentopname, en wat we in deze afbeelding zien, is dat deelnemers die meer worden blootgesteld aan kou en warmte verschillen vertonen in een parameter - gemiddelde diffusiviteit - die geassocieerd wordt met een lagere mate van rijping van de witte stof", legt Laura Granes uit, IDIBELL- en ISGlobal-onderzoeker en eerste auteur van de studie.

"Uit eerdere onderzoeken is gebleken dat veranderingen in deze parameter gepaard gaan met een verslechtering van de cognitieve functie en bepaalde psychische gezondheidsproblemen", voegt ze toe.

"De grootste veranderingen in connectiviteitsparameters worden waargenomen in de eerste levensjaren", zegt medeauteur van de studie Carles Soriano van IDIBELL, UB en CIBERSAM. "Onze resultaten suggereren dat juist tijdens deze periode van snelle hersenontwikkeling blootstelling aan kou en warmte langdurige effecten kan hebben op de microstructuur van de witte stof."

Er werd geen verband gevonden tussen vroege blootstelling aan temperatuur en fractionele anisotropie op de leeftijd van 9-12 jaar. De auteurs suggereren dat een mogelijke verklaring is dat de twee parameters verschillende microstructurele veranderingen weerspiegelen en dat gemiddelde diffusiviteit een betrouwbaardere indicator van de rijping van de witte stof zou kunnen zijn dan fractionele anisotropie.

Kinderen uit arme gezinnen lopen meer risico

Analyse gestratificeerd naar sociaaleconomische omstandigheden toonde aan dat kinderen die in arme gebieden wonen, kwetsbaarder zijn voor blootstelling aan kou en hitte. Deze kinderen hadden perioden van gevoeligheid voor kou en hitte die vergelijkbaar waren met die in het gehele cohort, maar ze begonnen er eerder mee. Deze verschillen kunnen verband houden met leefomstandigheden en energiearmoede.

Een belangrijk mechanisme dat het effect van omgevingstemperatuur op de neurologische ontwikkeling kan verklaren, is mogelijk een verslechtering van de slaapkwaliteit. Andere mogelijke mechanismen zijn verstoring van de placentafunctie, activering van de hormonale as die leidt tot een verhoogde cortisolproductie, of ontstekingsprocessen.

"Onze bevindingen vestigen de aandacht op de kwetsbaarheid van foetussen en kinderen voor veranderende temperaturen", aldus Guxens. De bevindingen benadrukken ook de noodzaak van volksgezondheidsstrategieën om de meest kwetsbare gemeenschappen te beschermen tegen de dreigende klimaatramp.