孤独的南极探险使人们的大脑萎缩

一项新的研究表明，在南极洲度过了14个寒冷的月后，9名探险者离开了这块大陆，他们的大脑比以前略小。

一组研究人员在旅程前后扫描了这些旅行者的大脑，发现他们大脑的某些结构在旅途中缩小了。特别是，一种对学习和记忆至关重要的大脑结构——海马体——的体积显著减少。研究结果发表在今天(12月4日)的《新英格兰医学杂志》(The New England Journal of Medicine)上。研究结果表明，这些探险者可能因为在极地冰层上的一个孤立的研究站生活和工作而错过了他们急需的大脑刺激。

大脑萎缩还可能破坏探险队员的情绪过程能力和与他人互动,因为海马体是“关键”的认知能力,作者亚历山大•Stahn太空医学研究员查利特-柏林夏洛蒂以及医学精神病学助理教授在宾夕法尼亚大学,在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志。

南极科考队所观察到的大脑变化与在啮齿类动物身上所做的类似观察相呼应，这些观察表明，长期的社会隔离削弱了大脑构建新神经元的能力。生活在一个“单调”的环境中，这个地方很少变化，也没有什么有趣的东西或房间可供探索，这似乎会促使啮齿类动物的大脑发生变化，就像探险者的大脑一样，尤其是在海马体中。据BrainFacts.org网站报道，海马体是大脑中为数不多的几个能产生成年神经元的区域之一，当我们学习和获得新的记忆时，海马体会不断地重新连接我们的神经回路。

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虽然啮齿类动物的大脑似乎依赖于环境刺激来维持海马体，但对孤立和单调对人类大脑的影响却知之甚少。斯坦恩和他的合著者认为，南极的一个远程研究站可能是进行研究的理想实验室。他说，斯坦恩主要研究的是长期太空旅行中大脑可能发生的变化，但南极洲让他得以在离家更近的地方研究这些影响。

他说:“它可以被认为是评估长时间隔离和监禁影响的绝佳空间模拟。”

纽耶尔三号极地研究站位于威德尔海附近的埃克斯特伦冰架上，据运营该研究站的阿尔弗雷德韦格纳研究所(Alfred Wegener Institute)称，该研究站冬季可供9人居住。建筑本身包含了团队的大部分工作空间、公共区域和供应室，在16根液压支柱上覆盖着积雪的冰架上方若隐若现。这个车站周围是寒冷刺骨的荒野，完全符合教科书上对“与世隔绝”的定义。

在探险者们准备在南极过冬之前，斯坦恩和他的合作者们通过扫描被试者的大脑 磁共振成像(MRI)，它利用强磁场和无线电波来捕捉大脑的结构图像。出于医学上的原因，其中一名探险者无法接受核磁共振检查，但研究人员测量了9名队员体内一种名为脑源性神经营养因子(BDNF)的蛋白质水平。BDNF蛋白支持新神经元的生长，使出芽细胞得以存活;没有BDNF，海马体就无法形成新的神经连接。

在整个探险过程中，作者测试了探险者的BDNF水平和认知能力，并在探险队回家后再次扫描了他们的大脑。研究人员还对9名没有参加这次探险的健康参与者进行了同样的测量。

果然，在南极的14个月里，探险者比那些呆在家里的人失去了更多的海马体积和BDNF。

特别值得注意的是，在接受核磁共振检查的八名志愿者中，海马体的齿状回区域明显下降。这个区域是海马体内神经发生的温床，并记录事件的记忆 BrainFacts.org。平均而言，每个探险者在研究站停留期间，他们的齿状回收缩了4%到10%。

与探险前相比，齿状回体积损失较大的探险者在空间处理和选择性注意力测试中的表现也较差。在旅途中，探险者大脑的其他区域似乎也在萎缩，包括大脑皮层(大脑的褶皱外层)的几个点;这些点分别是左侧海马旁回、右侧背外侧前额叶皮层和左侧眼窝前额叶皮层。

探险进行到四分之一的时候，探险者的BDNF水平已经从基线水平下降了，最终平均下降了45%左右。即使在团队回国后的1.5个月，这些水平仍然很低。研究表明，BDNF水平的降低与齿状回从探险前到探险后的体积损失有关。

因为他们的研究只包括9个人，作者强调他们的“数据应该谨慎解读”。他们注意到，仅根据他们的研究，作者无法确定探险队的哪些要素构成了社会或环境剥夺。尽管如此，研究人员说，研究结果暗示，长时间的隔离可能会耗尽人类大脑的BDNF，改变海马体的结构，并破坏重要的认知功能，如记忆。

研究人员目前正在研究几种可能的方法来预防这种脑萎缩，“比如特定的体育锻炼和增强感官刺激的虚拟现实，”斯坦恩说。从理论上讲，如果啮齿动物研究的结果在人类身上也成立，那么用新物品和新活动“丰富”一个人的环境可以保护海马体不萎缩，作者说。

最初发表在 生活科学。