Setelah menghabiskan 14 bulan di Antartika, sembilan ekspedisi meninggalkan benua itu dengan otak yang sedikit lebih kecil, menurut sebuah studi baru.
Sebuah tim peneliti memindai otak para ekspedisi sebelum dan sesudah perjalanan dan menemukan bahwa struktur tertentu dalam organ telah menyusut selama perjalanan. Secara khusus, struktur otak yang penting untuk pembelajaran dan memori yang disebut hippocampus telah kehilangan volume yang signifikan. Hasil yang dipublikasikan hari ini (4 Desember) dalam The New England Journal of Medicine, menunjukkan bahwa ekspedisi mungkin telah kehilangan stimulasi otak yang sangat dibutuhkan dengan tinggal dan bekerja di stasiun penelitian terisolasi di es kutub, dengan hanya satu beberapa orang terpilih dan selama berbulan-bulan.
Penyusutan otak juga dapat merusak kemampuan ekspedisi untuk memproses emosi dan berinteraksi dengan orang lain, karena hippocampus adalah "kunci" untuk kemampuan kognitif itu, co-penulis Alexander Stahn, seorang peneliti kedokteran ruang angkasa di Charité - Universitätsmedizin Berlin dan asisten profesor ilmu kedokteran dalam psikiatri di University of Pennsylvania, kepada Live Science dalam email.
Perubahan otak yang terlihat dalam tim Antartika menggemakan pengamatan serupa yang dilakukan pada tikus, yang menunjukkan bahwa periode isolasi sosial yang lama menumpulkan kemampuan otak untuk membangun neuron baru. Hidup di lingkungan yang "monoton", tempat yang jarang berubah dan berisi beberapa objek atau ruang yang menarik untuk dijelajahi, tampaknya mendorong perubahan pada otak tikus yang menyerupai yang terlihat dalam ekspedisi, terutama di hippocampus. Sebagai salah satu dari beberapa daerah otak yang menghasilkan neuron hingga dewasa, hippocampus terus-menerus memperbaiki sirkuit saraf kita ketika kita belajar dan mendapatkan ingatan baru, menurut BrainFacts.org.
Meskipun otak tikus tampaknya mengandalkan stimulasi lingkungan untuk menopang hippocampus, sedikit yang diketahui tentang efek isolasi dan monoton pada otak manusia. Stahn dan rekan penulisnya berpikir bahwa stasiun penelitian terpencil di Kutub Selatan mungkin berfungsi sebagai laboratorium yang sempurna untuk diselidiki. Stahn terutama mempelajari bagaimana otak dapat berubah selama perjalanan ruang angkasa jangka panjang, tetapi Antartika memungkinkannya untuk memeriksa efek itu sedikit lebih dekat ke rumah, katanya.
"Ini dapat dianggap sebagai analog ruang luar biasa untuk menilai efek isolasi dan kurungan yang berkepanjangan," katanya.
Stasiun penelitian kutub yang dimaksud, disebut Neumayer Station III, berdiri di Ekström Ice Shelf dekat Laut Weddell dan menampung sembilan orang selama bulan-bulan musim dingin, menurut Alfred Wegener Institute, yang mengelola stasiun. Bangunan itu sendiri berisi sebagian besar ruang kerja tim, area umum dan ruang pasokan, menjulang di atas rak es yang tertutup salju pada 16 penyangga hidrolik. Dikelilingi oleh hutan belantara yang sangat dingin, stasiun itu tentu saja cocok dengan definisi buku teks "terisolasi."
Sebelum ekspedisi berjongkok untuk musim dingin Antartika, Stahn dan rekan penulisnya memindai otak subjek melalui pencitraan resonansi magnetik (MRI), yang menggunakan medan magnet yang kuat dan gelombang radio untuk menangkap gambar struktural otak. Untuk alasan medis, salah satu ekspedisi tidak dapat menjalani MRI, tetapi penulis mengukur kadar internal protein yang disebut faktor neurotropik yang diturunkan dari otak (BDNF) untuk semua sembilan anggota tim. Protein BDNF mendukung pertumbuhan neuron baru dan memungkinkan sel tunas untuk bertahan hidup; tanpa BDNF, hippocampus tidak dapat menjalin koneksi saraf baru.
Para penulis menguji level BDNF ekspedisi dan kinerja kognitif sepanjang ekspedisi, memindai otak mereka lagi setelah tim kembali ke rumah. Para peneliti juga melakukan pengukuran yang sama dari sembilan peserta sehat yang tidak melakukan ekspedisi.
Benar saja, para ekspedisi kehilangan lebih banyak volume hippocampal dan BDNF selama 14 bulan mereka di Kutub Selatan daripada kelompok yang tinggal di rumah.
Secara khusus, daerah hippocampus yang disebut dentate gyrus turun secara signifikan dalam delapan ekspedisi yang menjalani MRI. Wilayah ini berfungsi sebagai sarang neurogenesis dalam hippocampus dan mencatat ingatan peristiwa, menurut BrainFacts.org. Rata-rata, setiap dentate gyrus dentate menyusut sekitar 4% hingga 10% selama mereka tinggal di stasiun penelitian.
Ekspedisi dengan kehilangan volume yang lebih besar pada dentate gyrus juga melakukan lebih buruk pada tes pemrosesan spasial dan perhatian selektif, dibandingkan dengan skor mereka sebelum ekspedisi. Area lain dari otak ekspedisi juga tampak menyusut selama perjalanan, termasuk beberapa tempat di korteks serebral (lapisan luar otak yang keriput); bintik-bintik ini adalah gyrus parahippocampal kiri, korteks prefrontal dorsolateral kanan dan korteks orbitofrontal kiri.
Seperempat dari perjalanan melalui ekspedisi, level BDNF ekspedisi telah turun dari level baseline mereka, dan mereka akhirnya menurun sekitar 45%, rata-rata. Level-level ini tetap rendah bahkan 1,5 bulan setelah tim kembali ke rumah. Pengurangan yang lebih besar dalam tingkat BDNF berkorelasi dengan kehilangan volume yang lebih besar pada dentate gyrus dari sebelum ekspedisi ke sesudahnya, kata studi tersebut.
Karena penelitian mereka hanya melibatkan sembilan orang, penulis menekankan bahwa "data mereka harus ditafsirkan dengan hati-hati." Berdasarkan penelitian mereka saja, penulis tidak dapat menentukan elemen ekspedisi mana yang merupakan perampasan sosial atau lingkungan, khususnya, mereka mencatat. Meskipun demikian, kata para peneliti, hasilnya mengisyaratkan bahwa isolasi berkepanjangan dapat menguras otak manusia BDNF, mengubah struktur hippocampus dan merusak fungsi kognitif penting seperti memori.
Para peneliti saat ini sedang menyelidiki beberapa cara yang mungkin untuk mencegah penyusutan otak ini, "seperti rutinitas latihan fisik tertentu dan realitas virtual untuk menambah stimulasi sensorik," kata Stahn. Secara teoritis, jika temuan dari penelitian tikus berlaku pada manusia, "memperkaya" lingkungan seseorang dengan barang dan aktivitas baru dapat melindungi hippocampus dari penyusutan, kata para penulis.
