Spędzaj czas na świeżym powietrzu dla dobra mózgu – szczegółowe, podłużne badanie MRI

Abstrakcyjny

Cele

Wpływ natury na zdrowie fizyczne i psychiczne to nowy temat badań empirycznych, który ma coraz większy wpływ na praktyczne zalecenia zdrowotne. W niniejszym artykule postanowiliśmy zbadać związek między spędzaniem czasu na świeżym powietrzu a plastycznością strukturalną mózgu w powiązaniu z samooceną afektu.

Metody

Utworzyliśmy badanie Day2day, które obejmuje bezprecedensową, dogłębną ocenę zmienności struktury mózgu w serii 40–50 badań strukturalnego rezonansu magnetycznego (MRI) u każdego z sześciu młodych, zdrowych uczestników przez 6–8 miesięcy ( w sumie n  = 281 skanów MRI).

Wyniki

Analiza całego mózgu wykazała, że ​​czas spędzony na świeżym powietrzu był dodatnio skorelowany z objętością istoty szarej w prawej grzbietowo-bocznej korze przedczołowej i pozytywnym afektem, również po uwzględnieniu aktywności fizycznej, spożycia płynów, czasu wolnego i godzin słonecznych.

Wnioski

Wyniki wskazują na niezwykłą i potencjalnie istotną behawioralnie plastyczność struktur mózgowych w krótkim czasie, stymulowaną codziennym spędzaniem czasu na świeżym powietrzu. Jest to zgodne z anegdotycznymi dowodami na prozdrowotny i poprawiający nastrój wpływ spacerów. Badanie może dostarczyć pierwszych dowodów na istnienie mechanizmów mózgowych leżących u podstaw tzw. zielonych recept, co może mieć potencjalne konsekwencje dla przyszłych interwencji w zaburzeniach psychicznych.

Słowa kluczowe:

  • Strukturalne MRI
  • czas spędzony na świeżym powietrzu
  • oddziaływać
  • wahania z dnia na dzień
  • grzbietowo-bocznej kory przedczołowej

 

Poprzedni artykułZobacz spis treści numeruNastępny artykuł

Wstęp

Obecnie dorośli spędzają 80–90% swojego czasu w pomieszczeniach (Klepeis i in.Cytat2001 ; Kirchner i wsp.Cytat2009 ). Stanowi to stosunkowo niedawny rozwój ewolucyjny, prawdopodobnie związany z procesami urbanizacji obserwowanymi w ciągu ostatnich stuleci. Coraz liczniejsze badania nad tą populacją, głównie przebywającą w pomieszczeniach, ujawniają, że kontakt ze środowiskiem naturalnym, ale także czas spędzony na zewnątrz, bez dalszej dyskryminacji, czy czas spędzony w środowisku naturalnym, czy miejskim, jest korzystny dla zdrowia.Notatka1. W dotychczasowej literaturze wykazano, że czas spędzony na świeżym powietrzu negatywnie wiąże się z ryzykiem wystąpienia chorób przewlekłych u osób dorosłych (Beyer i in.Cytat2018 ) i dzieci (Lingham i in.Cytat2020 ). Istnieją również dowody na związek ze zdrowiem psychicznym, ponieważ spędzanie czasu na świeżym powietrzu poprawia samopoczucie wśród nastolatków (Belanger i in.).Cytat2019 ) i łagodzi objawy depresji u osób dorosłych (Kerr i in.Cytat2012 ). Nie zbadano dotychczas, czy spędzanie czasu na świeżym powietrzu jest korzystne dla mózgu. Związek ten może mieć jednak kluczowe znaczenie, ponieważ prawie wszystkie choroby psychiczne są związane z zanikami mózgu (Goodkind i in.).Cytat2015 ) i zalecenie wyjścia na tereny zielone zyskuje coraz większą uwagę w terenie (Kondo i in.Cytat2020 ; Robinson i wsp.Cytat2020 ). Wykazano, że osoby mieszkające w środowisku miejskim spędzają mniej czasu na świeżym powietrzu niż osoby mieszkające na obszarach wiejskich (Bodekaer i in., 2020).Cytat2015 ; Matz i wsp.Cytat2015 ). Wychowanie w mieście wiązało się z kolei z mniejszą objętością i grubością grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC) (Haddad i in., 2015).Cytat2015 ; Besteher i wsp.Cytat2017 ; Lammeyer i wsp.Cytat2019 ; Kühn i wsp.Cytat2020 ). Dotychczas różnice między wychowaniem w mieście i na wsi przypisywano głównie większemu stresowi życia w mieście (Lederbogen i in.).Cytat2011 ). Ponieważ jednak czas spędzany na świeżym powietrzu również znacząco różni się między populacjami wiejskimi i miejskimi (obok innych parametrów, takich jak narażenie na zanieczyszczenie powietrza i hałas uliczny), naszym celem było zbadanie, w jaki sposób codzienne wahania czasu spędzanego na świeżym powietrzu u zdrowych osób mogą być powiązane ze zmianami w strukturze mózgu. Opierając się na wcześniejszej literaturze naukowej, która wykazała, że ​​dorastanie w miastach wiąże się z niższą objętością DLPFC (Haddad i in.).Cytat2015 ; Besteher i wsp.Cytat2017 ; Lammeyer i wsp.Cytat2019 ; Kühn i wsp.Cytat2020 ) mieliśmy hipotezę a priori, że istota szara w DLPFC będzie dodatnio powiązana z czasem spędzonym na świeżym powietrzu.

Metody i materiały

W ramach badania Day2day (Filevich i in.CytatW 2017 roku przebadaliśmy sześć zdrowych osób (w wieku 24–32 lat, jeden mężczyzna, wszyscy mieszkający w Berlinie), niezażywających leków, w 40–50 punktach pomiarowych, rozłożonych w ciągu 6–8 miesięcy, z wykorzystaniem obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Uczestnicy pracowali w Instytucie Rozwoju Człowieka im. Maxa Plancka, gdzie dane były analizowane za pomocą skanera MRI w dogodnym dla nich czasie, a nie według ścisłego harmonogramu. Większość uczestników była skanowana około dwa razy w tygodniu, między latem 2013 a początkiem 2014 roku.

Komisja Etyczna Kliniki Uniwersyteckiej Charité w Berlinie zatwierdziła badanie, uwzględniając fakt, że uczestnicy byli pracownikami instytutu. Nasze uzasadnienie było dwojakie: po pierwsze, uważaliśmy, że naukowcy regularnie pracujący z rezonansem magnetycznym (MRI) najlepiej przewidują, jak wygląda regularne przebywanie w skanerze i znają typowe procedury przetwarzania danych w nauce na tyle dobrze, aby móc wyrazić zgodę lub sprzeciw, a także udostępniać dane innym naukowcom. Po drugie, o wiele bardziej wykonalne i rozsądne wydawało się poproszenie o udział osób, które już pracują w laboratorium, ponieważ zmiany w życiu spowodowane udziałem w badaniu były znacznie mniejsze dla członków naszych instytutów, którzy i tak regularnie uczestniczą w badaniach MRI. Badanie przeprowadzono zgodnie z Deklaracją Helsińską.

Każdego dnia badania MRI zbieraliśmy samoocenę czasu spędzonego na świeżym powietrzu („Ile czasu spędziłeś/aś na świeżym powietrzu w ciągu ostatnich 24 godzin?” (w godzinach)). Ponadto pytaliśmy uczestników o spożycie płynów („Ile wypiłeś/aś w ciągu ostatnich 24 godzin?” (w litrach)), ilość wolnego czasu („Ile wolnego czasu miałeś/aś w ciągu ostatnich 24 godzin?” (w godzinach)), ilość wypitych napojów kofeinowych („Ile filiżanek napojów kofeinowych wypiłeś/aś w ciągu ostatnich 24 godzin?” (w filiżankach) oraz „w ciągu ostatnich 2 godzin”), ilość ćwiczeń fizycznych („Ile godzin poświęciłeś/aś na ćwiczenia fizyczne w ciągu ostatnich 24 godzin?” (w godzinach)). Podobnie, wykorzystaliśmy kwestionariusz chwilowego afektu (Positive and Negative Affect Schedule, PANAS) (Watson i in.).CytatOceniono dane z 1988 roku oraz urządzenia do śledzenia aktywności fizycznej, które mierzyło liczbę kroków (Fitbit One, San Francisco, USA) każdego dnia. Aby uwzględnić różnice sezonowe, wykorzystano dane Niemieckiej Służby Meteorologicznej ( http://www.dwd.de/ ).

Aby odnieść nasze ustalenia do wcześniejszych skutków wychowania w mieście, należy posłużyć się tzw. wskaźnikiem miejskości (Pedersen i MortensenCytat2001 ; Lederbogen i wsp.Cytat2011 ; Haddad i wsp.Cytat2015 ). Wynik zakłada stały gradient między latami spędzonymi w miastach powyżej 100 000 mieszkańców (kodowanych jako „3”), miasteczkach o liczbie mieszkańców 10 000–100 000 (kodowanych jako „2”) i obszarach wiejskich poniżej 10 000 mieszkańców (kodowanych jako „1”), ponieważ mnoży on kodowanie przez liczbę lat, w których uczestnicy deklarowali zamieszkanie w danym środowisku.

Akwizycja MRI

Dane strukturalnego MRI mózgu uzyskano przy użyciu 3-wymiarowej sekwencji echa gradientowego ważonej magnetycznie T1 (MPRAGE) (czas powtórzenia (TR) = 2500 ms; czas echa (TE) = 4,77 ms; TI = 1100 ms, macierz akwizycji = 256 × 256 × 176, kąt obrotu = 7°; rozmiar woksela 1 × 1 × 1 mm) na aparacie Tim Trio (Siemens, Erlangen) o mocy 3 Tesli.

Morfometria oparta na wokselach

Oszacowania objętości istoty szarej uzyskaliśmy za pomocą programu CAT12 z SPM12 i programem Matlab z domyślnymi parametrami ( http://www.neuro.uni-jena.de/cat12/CAT12-Manual.pdf ). Program CAT12 automatycznie przeprowadza realignację wewnątrzobiektową, korekcję odchyleń, segmentację i normalizację. Segmentację na trzy klasy wokseli (istota szara, istota biała i płyn mózgowo-rdzeniowy) przeprowadzono z wykorzystaniem adaptacyjnej maksymalnej segmentacji a posteriori i częściowej segmentacji objętości. Wyekstrahowane mapy istoty szarej wygładzono za pomocą jądra FWHM o wielkości 8 mm.

Przetwarzanie obejmowało kilka etapów kontroli jakości: obrazy były wizualnie sprawdzane pod kątem artefaktów przed dalszym przetwarzaniem. Następnie przeprowadzano statystyczną kontrolę jakości opartą na jednorodności międzyosobniczej po segmentacji. Oceniający nie znał innych danych ani tego konkretnego pytania badawczego.

Analiza statystyczna

Na otrzymanych wygładzonych mapach istoty szarej wykonano analizę regresji liniowej całego mózgu przy użyciu narzędzia Neuropointillist ( http://ibic.github.io/neuropointillist/ ; Madhyastha i in.).Cytat2018 ). Neuropointillist to zestaw narzędzi R, który umożliwia odczyt danych neuroobrazowych, obliczanie statystyk za pomocą niestandardowego kodu R dla każdego pojedynczego woksela, generowanie wyników i ponowne składanie danych w przestrzeni neuroobrazowania (MNI). Przeprowadziliśmy wieloraką regresję całego mózgu lm() z pakietu nlme, z podmiotem jako czynnikiem stałym, wykorzystując jedynie liczbę godzin spędzonych na świeżym powietrzu jako predyktor. Po pierwsze, ponieważ była to nasza hipoteza a priori, a dopiero później próbowaliśmy wprowadzić inne zmienne, które naszym zdaniem mogłyby wyjaśnić obserwowane efekty (czas nasłonecznienia, ilość przyjmowanych płynów, ilość wolnego czasu lub aktywność fizyczna) w ramach bardziej eksploracyjnej analizy. Po drugie, po wprowadzeniu dodatkowych zmiennych współzależnych do modelu całego mózgu, model nie zbiegał się w każdym wokselu mózgu. Dlatego też zmienne współbieżne zostały zastosowane później do objętości istoty szarej wyodrębnionej z istotnego klastra. Otrzymane obrazy mózgu poddano progowaniu przy użyciu progu wokseli wynoszącego p  < 0,00015 i progu klastra wynoszącego 101 sąsiadujących wokseli, określonego przy użyciu najnowszej implementacji AFNI w programie 3dClustSim (test dwustronny, alfa 0,05) w celu skorygowania wielokrotnych porównań.

Wyniki

Stosując ramy regresji wielokrotnej odkryliśmy, że czas spędzony na świeżym powietrzu w ciągu ostatnich 24 godzin może przewidywać chwilowy pozytywny wpływ w czasie badania MRI (𝛽 = 0,068, t  = 2,63, p  = 0,009, skorygowany R2 = 0,961 )  , ale nie negatywny wpływ (𝛽 = −0,023, t  = −1,08, p  = 0,282) (kontrolując zależność danych poprzez wprowadzenie uczestników jako regresorów z kodem ślepym). Aby sprawdzić, czy obserwowany efekt był spowodowany czynnikami zakłócającymi, takimi jak czas przebywania na słońcu, ilość przyjmowanych płynów, ilość wolnego czasu lub aktywność fizyczna, zmienne te dodano jako zmienne współzmienne. Jednak liczba godzin spędzonych na świeżym powietrzu pozostała istotnym predyktorem (𝛽 = 0,081, t  = 2,55, p  = 0,011), ale godziny wolnego czasu (𝛽 = −0,030, t  = −2,85, p  = 0,005) i czas trwania nasłonecznienia (𝛽 = 0,016, t  = 2,23, p  = 0,027) były również predyktorami pozytywnego wpływu, podczas gdy ilość płynu (𝛽 = 0,185, t  = 0,46, p  = 0,68) i aktywności fizycznej (𝛽 = 0,000007, t  = 0,87, p  = 0,39) nie było istotne (skorygowany R2 =  0,963).

W analizie całego mózgu, w której odniesiono objętość regionalnej istoty szarej do czasu spędzonego na zewnątrz, zaobserwowaliśmy istotny pozytywny związek między czasem spędzonym na zewnątrz a pojedynczym skupiskiem w prawej grzbietowo-bocznej korze przedczołowej (DLPFC, 18, 52, 26; 105 wokseli, obszar Brodmanna 9,). Traktując badanego jako czynnik losowy w analizie, wynik był taki sam w prawej części DLPFC, jednak model nie zbiegał się dla wszystkich wokseli w mózgu. Dlatego powróciliśmy do raportowania wyników modelu traktującego badanego jako czynnik stały. To samo zjawisko wystąpiło po dodaniu wszystkich zmiennych współzależnych wymienionych poniżej. Aby przetestować wpływ czasu ekspozycji na słońce, ilości przyjmowanych płynów, ilości wolnego czasu lub aktywności fizycznej na obecne wyniki, obliczono regresję wielokrotną przewidującą średnią objętość istoty szarej wyodrębnionego klastra. Żaden z dodatkowych regresorów nie osiągnął istotności statystycznej (ilość przyjmowanych płynów: 𝛽 = 0,0005, t  = −0,06, p  = 0,95; aktywność fizyczna:𝛽 = −0,00000019, t  = −1,18, p  = 0,23; godzin wolnego czasu:𝛽 = 0,00019, t  = 0,92, p  = 0,35; czas trwania nasłonecznienia:𝛽 = 0,00016, t  = 1,09, p  = 0,28), podczas gdy liczba godzin spędzonych na świeżym powietrzu pozostała istotnym predyktorem istoty szarej DLPFC (𝛽 = 0,0015, t  = 2,35, p  = 0,019, skorygowany R2  = 0,9996). Wariancja wyjaśniona liczbą godzin spędzonych na zewnątrz wyniosła 3% .

Rysunek 1. (A) Ilustracja danych zebranych od pojedynczego podmiotu, (B) klaster w grzbietowo-bocznej korze przedczołowej (DLPFC) pokazujący dodatnią korelację między prawdopodobieństwem istoty szarej a deklarowaną liczbą godzin spędzonych na świeżym powietrzu oraz (C) wyłącznie w celach ilustracyjnych przedstawiamy wykres liniowy przedstawiający regresję wyodrębnionych wartości istoty szarej każdego podmiotu z DLPFC (po prawej), oś Y ma przerwę, jak wskazano symbolem przerwy.

Rysunek 1. (A) Ilustracja danych zebranych od pojedynczego podmiotu, (B) klaster w grzbietowo-bocznej korze przedczołowej (DLPFC) pokazujący dodatnią korelację między prawdopodobieństwem istoty szarej a deklarowaną liczbą godzin spędzonych na świeżym powietrzu oraz (C) wyłącznie w celach ilustracyjnych przedstawiamy wykres liniowy przedstawiający regresję wyodrębnionych wartości istoty szarej każdego podmiotu z DLPFC (po prawej), oś Y ma przerwę, jak wskazano symbolem przerwy.

Jednakże objętość istoty szarej DLPFC nie była związana z pozytywnym afektem ( p  = 0,418) i nie była mediatorem związku między liczbą godzin spędzonych na świeżym powietrzu a pozytywnym afektem (standaryzowany efekt pośredni = 0,0007 z przedziałem ufności od -0,0027 do 0,0071).

Po przeprowadzeniu oględzin, wynik oceny miejskości w kontekście wychowania uczestników () nie wydaje się być powiązane z punktem przecięcia objętości DLPFC przedstawionym na wykresie.

Tabela 1. Charakterystyka uczestników badania (w nawiasach podano odchylenie standardowe).

Pobierz plik CSVStół wystawowy

W analizie post hoc zbadaliśmy wpływ pory dnia, w której wykonano badanie MRI, ponieważ wcześniej przedstawiliśmy wpływ pory dnia na globalne pomiary MRI w tych samych danych, gdzie zmienna wyjaśniała ~1% wariancji (Karch i in., 2007).Cytat2019 ). Pora dnia nie była jednak istotnym predyktorem ani dla istoty szarej DLPFC ( p  = 0,898), ani dla pozytywnego afektu ( p  = 0,086). Co więcej, nie zmieniła ona ogólnego wzorca przedstawionych tu wyników.

Dyskusja

Codzienne wahania czasu spędzanego na świeżym powietrzu wiązały się z dodatnim wynikiem (Belanger i in.Cytat2019 ), ale nie negatywny afekt. Brak związku między liczbą godzin spędzonych na świeżym powietrzu a negatywnym afektem można wyjaśnić faktem, że wyniki dotyczące negatywnego afektu były lewostronnie skośne, a ich wartości były ogólnie dość niskie ( M  = 1,82). Ponadto, obecna próba była znacznie młodsza niż próba osób starszych mieszkających w domach spokojnej starości, u których objawy depresji były słabsze wraz z dłuższym przebywaniem na świeżym powietrzu (Kerr i in.).Cytat2012 ). Ogólnie rzecz biorąc, nasze odkrycie można uznać za zgodne z wynikami metaanalizy dotyczącej korzystnego wpływu ekspozycji na naturę, w której zaobserwowano wyraźniejsze powiązania z pozytywnym niż negatywnym wpływem (McMahan i EstesCytat2015 ). Jednakże w niniejszym badaniu nie rozróżniono czasu spędzonego na świeżym powietrzu, wśród natury, od czasu spędzonego w innych, bardziej miejskich kontekstach.

Co najbardziej uderzające i niezależne od wpływu, zaobserwowaliśmy, że większa liczba godzin spędzonych na świeżym powietrzu wiązała się z większą objętością istoty szarej w DLPFC. Następnie poszukiwaliśmy czynników potencjalnie związanych ze spędzaniem czasu na świeżym powietrzu, które mogą mieć również pozytywny wpływ lub stanowić potencjalny mechanizm, dzięki któremu czas spędzony na świeżym powietrzu może uzasadniać większą objętość istoty szarej w DLFPC. Zaskoczył nas fakt, że żadna z tych zmiennych towarzyszących, a mianowicie czas nasłonecznienia, ilość przyjmowanych płynów, liczba godzin wolnego czasu ani aktywność fizyczna, nie wyjaśniała wariancji objętości DLPFC. Czynnikiem, którego nie mogliśmy wprowadzić jako zmiennej towarzyszącej, a który może potencjalnie wyjaśniać obserwowany efekt, jest zanieczyszczenie powietrza. Powszechnie wiadomo, że zanieczyszczenie powietrza jest często gorsze w pomieszczeniach niż na zewnątrz, gdy powietrze nie jest dobrze wentylowane, co może poważnie wpływać na zdrowie mieszkańców (Leung).Cytat2015 ; WHOCytat2021 ). Mogłoby to potencjalnie wyjaśniać pozytywny wpływ spędzania czasu na świeżym powietrzu na mózg i afekt. Potrzebne są jednak dalsze badania, w których dokładny czas i miejsce przebywania na zewnątrz zostaną ocenione, aby można było powiązać je z pomiarami zanieczyszczenia powietrza, najlepiej w połączeniu z urządzeniami mierzącymi jakość powietrza w pomieszczeniach.

W pewnym stopniu obecne powiązanie między czasem spędzonym na świeżym powietrzu a objętością DLPFC może być zgodne z wcześniejszymi badaniami, w których wykazano związek między wychowaniem w mieście a niższą strukturą DLPFC (Haddad i in., 2003).Cytat2015 ; Besteher i wsp.Cytat2017 ; Lammeyer i wsp.Cytat2019 ; Kühn i wsp.Cytat2020 ), ponieważ wykazano, że mieszkańcy miast spędzają mniej czasu na świeżym powietrzu (Bodekaer i in.Cytat2015 ; Matz i wsp.Cytat2015 ). Potrzebne są jednak dalsze dane oceniające, gdzie uczestnicy spędzali czas na świeżym powietrzu (natura a kontekst miejski), aby nawiązać silniejsze powiązanie z wcześniejszą literaturą. W obecnej próbie liczącej zaledwie sześciu uczestników, których zapytaliśmy również o środowisko, w którym dorastali, punkt przecięcia () nie wydaje się odzwierciedlać silnego wpływu wychowania na wsi lub w mieście. Nie powinno to jednak dziwić w przypadku małej populacji, której celem było zbadanie zmienności wewnątrzgrupowej.

Przedstawione wyniki wyraźnie wykraczają poza wcześniejsze rezultaty, ponieważ pokazują, że nawet ekologicznie istotne dzienne wahania czasu spędzanego na zewnątrz są powiązane z objętością DLPFC, a nie tylko długotrwałą ekspozycją na określone środowiska (Haddad i in., 2003).Cytat2015 ; Besteher i wsp.Cytat2017 ; Lammeyer i wsp.Cytat2019 ; Kühn i wsp.Cytat(2020 )

Związek między czasem spędzonym na świeżym powietrzu a objętością DLPFC można również interpretować w świetle wcześniejszych badań badających wpływ ekspozycji na naturę na funkcjonowanie poznawcze, zakładając, że uczestnicy rzeczywiście spędzali większość czasu na świeżym powietrzu, w otoczeniu natury (co wciąż wymaga zbadania). Dwie metaanalizy wykazały, że interwencje związane z przebywaniem na świeżym powietrzu, a także ekspozycja na zdjęcia i materiały wideo przedstawiające naturę, mogą prowadzić do poprawy funkcji poznawczych, takich jak elastyczność poznawcza i pamięć robocza (Ohly i in.).Cytat2016 ; Stevenson i wsp.Cytat2018 ). Wszystkie funkcje poznawcze, które wcześniej powiązano z korą przedczołową (Yuan i RazCytat(2014 ).

Aby dokładniej zbadać tę zależność, przyszłe badania mogłyby wykorzystać śledzenie GPS do analizy miejsc, w których ludzie spędzają czas na świeżym powietrzu, aby rozróżnić wpływ terenów zielonych i miejskich (oraz związanego z tym zanieczyszczenia powietrza). Warto zauważyć, że ekspozycja na tereny zielone była pozytywnie związana z dobrostanem u osób, które wykazują niższą aktywność DLPFC podczas przetwarzania negatywnych emocji (Tost i in.).Cytat2019 ), odkrycie to podkreśla potencjalny związek między funkcją DLPFC a reakcjami na spędzanie czasu na świeżym powietrzu.

Fakt, że zaobserwowaliśmy zmianę objętości istoty szarej w DLPFC na poziomie 3%, jest zgodny z wynikami wielu badań eksperymentalnych, w których uczestnicy byli poddawani interwencjom, o których wiadomo, że są korzystne dla mózgu, np. ćwiczeniom fizycznym lub treningowi poznawczemu, gdzie korzyści zwykle wynoszą około 2–5% objętości istoty szarej (przegląd można znaleźć w Lövden et al., 2000).Cytat2013 ). Z tego powodu godne uwagi jest to, że w tym bardziej naturalistycznym badaniu oceniającym dzienne wahania znaleźliśmy efekty o podobnej wielkości.

Fakt, że obserwujemy codzienne zmiany w strukturze mózgu, może wydawać się sprzeczny z założeniem, że struktura mózgu, mierzona za pomocą strukturalnego rezonansu magnetycznego (MRI), jest zazwyczaj uważana za względnie stabilną cechę. Coraz więcej dowodów wskazuje jednak na krótkotrwałe zmiany w strukturze mózgu w ciągu kilku godzin (Tost i in.).Cytat2010 ; Mansson i wsp.Cytat(2020 )

Ograniczeniem niniejszego badania jest mała i selektywna próba. Uczestnicy nie nadużywali nikotyny, alkoholu ani narkotyków, co uniemożliwia kontrolę tych zmiennych. Podobnie zaobserwowaliśmy znacząco negatywny wpływ godzin wolnego czasu na pozytywne emocje, co może wydawać się uderzające. Wszyscy uczestnicy pracowali w środowisku akademickim, co często sugeruje, że naukowcy identyfikują się ze swoją pracą i mogą ją uważać za satysfakcjonującą. Dlatego czas wolny może mniej kontrastować z czasem pracy. Konieczne są jednak dalsze badania o podobnym, dogłębnym, podłużnym projekcie badawczym, ale z większą zmiennością nawyków, doświadczenia zawodowego i poziomu sprawności fizycznej uczestników. Kolejnym ograniczeniem jest to, że niniejsze badanie nie miało charakteru interwencyjnego. Aby wyciągnąć mocniejsze wnioski przyczynowo-skutkowe, potrzebny byłby projekt badawczy, w którym czas spędzany na świeżym powietrzu byłby eksperymentalnie modyfikowany.

Podsumowując, niniejsze odkrycie podkreśla znaczenie tego, jak i w jakich środowiskach (wewnątrz czy na zewnątrz) spędzamy nasze codzienne życie. Konieczne są dalsze badania w celu zbadania mechanistycznego związku między ekspozycją na czynniki zewnętrzne a fluktuacjami strukturalnymi mózgu, gdzie wpływ ekspozycji na środowisko naturalne i zanieczyszczenie powietrza może być interesujący. Ponadto, niezwykle istotne byłoby zbadanie potencjalnych skutków poznawczych czasu spędzanego na świeżym powietrzu. Ponieważ zaburzenia psychiczne są konsekwentnie powiązane z deficytami strukturalnymi kory przedczołowej (Goodkind i in., 2014),Cytat2015 ), tzw. recepty zewnętrzne (Kondo i in.Cytat2020 ) może być pomocnym sposobem przeciwdziałania tym zmianom neuronalnym i poprawy nastroju. Biorąc pod uwagę znaczenie funkcji kory przedczołowej w naszym społeczeństwie, polityki mające na celu zwiększenie czasu spędzanego na świeżym powietrzu na poziomie populacji mogą być interesującą implikacją niniejszych ustaleń.

 

Podziękowanie

Nic.

Oświadczenie informacyjne

Autorzy nie zgłaszają żadnego konfliktu interesów.

Oświadczenie o dostępności danych

Dane zostały udostępnione i mogą zostać udostępnione naukowcom, którzy się nimi interesują, po uprzednim zwróceniu się do pierwszego autora z prośbą o ich udostępnienie.

Informacje dodatkowe

Finansowanie

Prace te zostały wsparte przez Instytut Rozwoju Człowieka Maxa Plancka.

Notatki

1 Zawsze, gdy mówimy o czasie spędzonym na świeżym powietrzu, mamy na myśli literaturę, która nie rozróżnia między ekspozycją na środowisko naturalne i miejskie.

Poprzedni artykułZobacz spis treści numeruNastępny artykuł

Powiązane dane badawcze

Identyfikacja wspólnego neurobiologicznego podłoża chorób psychicznych
Źródło: JAMA Psychiatry
Czas spędzony na świeżym powietrzu, poziom aktywności i choroby przewlekłe wśród dorosłych Amerykanów
Źródło: Journal of Behavioral Medicine
Różnice między obszarami miejskimi i wiejskimi w zakresie codziennych wzorców aktywności, aktywności zawodowej i charakterystyki mieszkaniowej
Źródło: Environmental Health
Wzory ekspozycji na słońce u dzieci mieszkających w miastach, na przedmieściach i na wsi: badanie dozymetryczne i dzienniczkowe 150 dzieci
Źródło: Nauki fotochemiczne i fotobiologiczne
Dzień po dniu: badanie dziennej zmienności wyników obrazowania metodą rezonansu magnetycznego w ciągu pół roku
Źródło: BMC Neuroscience
Recepty natury na zdrowie: przegląd dowodów i możliwości badawczych
Źródło: Międzynarodowe czasopismo badań środowiskowych i zdrowia publicznego
Struktura mózgu i środowisko: Czy mózgi naszych dzieci mówią nam, gdzie się wychowały?
Źródło: NeuroImage
Obecne metody i ograniczenia analizy podłużnej fMRI w różnych fazach rozwoju
Źródło: Developmental Cognitive Neuroscience
Identyfikacja predyktorów zmienności wewnątrzosobniczej w szacunkach objętości mózgu na podstawie MRI
Źródło: NeuroImage
Niech natura będzie twoim lekarstwem: socjologiczne badanie ekologicznego przepisywania leków w Wielkiej Brytanii
Źródło: Międzynarodowe czasopismo badań środowiskowych i zdrowia publicznego
Ostra blokada receptora D2 powoduje szybką, odwracalną przebudowę w obwodach korowo-prążkowiowych u ludzi
Źródło: Nature Neuroscience
Zanieczyszczenie powietrza zewnętrznego i wewnętrznego w środowisku miejskim: wyzwania i szanse
Źródło: Frontiers in Environmental Science
Kora przedczołowa i funkcje wykonawcze u zdrowych dorosłych: metaanaliza badań neuroobrazowania strukturalnego
Źródło: Neuroscience & Biobehavioral Reviews
Krajowe badanie wzorców aktywności człowieka (NHAPS): narzędzie do oceny narażenia na zanieczyszczenia środowiska
Źródło: Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology
Dowody na zależność dawka-odpowiedź między byciem osobą miejską w okresie dorastania a ryzykiem schizofrenii
Źródło: Archiwa Psychiatrii Ogólnej
Wpływ kontaktu ze środowiskiem naturalnym na pozytywne i negatywne emocje: metaanaliza
Źródło: The Journal of Positive Psychology
Związek między aktywnością na świeżym powietrzu a zdrowiem osób starszych z wykorzystaniem GPS
Źródło: Międzynarodowe czasopismo badań środowiskowych i zdrowia publicznego
Opracowanie i walidacja krótkich miar pozytywnych i negatywnych emocji: skale PANAS.
Źródło: Journal of Personality and Social Psychology
Korelaty struktury mózgu związane z wychowaniem w mieście, środowiskowym czynnikiem ryzyka schizofrenii
Źródło: Schizophrenia Bulletin
Korelaty neuronalne indywidualnych różnic w zakresie korzyści afektywnych wynikających z przebywania na terenach zielonych w rzeczywistych warunkach miejskich
Źródło: Nature Neuroscience
Oglądanie obrazów powoduje szybkie powiększenie morfologiczne kory wzrokowej człowieka
Źródło: Biological Psychiatry
Aktywność fizyczna pośredniczy w relacji między czasem spędzonym na świeżym powietrzu a zdrowiem psychicznym
Źródło: Raporty medycyny zapobiegawczej
Związki między wychowaniem w środowisku miejskim a grubością i gyrifikacją kory mózgowej
Źródło: Journal of Psychiatric Research
Życie w mieście i wychowanie w mieście wpływają na neuronowe przetwarzanie stresu społecznego u ludzi
Źródło: Nature
Jak spędzanie czasu na świeżym powietrzu chroni przed krótkowzrocznością? Recenzja
Źródło: British Journal of Ophthalmology
Teoria przywracania uwagi II: systematyczny przegląd mający na celu wyjaśnienie procesów uwagi, na które wpływa ekspozycja na środowisko naturalne
Źródło: Journal of Toxicology and Environmental Health Część B
Strukturalna plastyczność mózgu w uczeniu się i rozwoju dorosłych
Źródło: Neuroscience & Biobehavioral Reviews
Dowody na aberrację sieci mózgowej u zdrowych osób wychowanych w mieście – multimodalne badanie DTI i VBM
Źródło: Badania nad schizofrenią
Teoria przywracania uwagi: systematyczny przegląd potencjału przywracania uwagi poprzez ekspozycję na środowisko naturalne
Źródło: Journal of Toxicology and Environmental Health Część B

Linkowanie dostarczone przez  

Odniesienia

  • Belanger M, Gallant F, Dore I, O'Loughlin JL, Sylvestre MP, Abi Nader P, Larouche R, Gunnell K, Sabiston CM. 2019. Aktywność fizyczna pośredniczy w relacji między czasem spędzonym na świeżym powietrzu a zdrowiem psychicznym. Prev Med Rep . 16:101006.
  • Besteher B, Gaser C, Spalthoff R, Nenadic I. 2017. Związki między wychowaniem w mieście a grubością kory mózgowej i gyrifikacją. J Psychiatr Res . 95:114–120.
  • Beyer KMM, Szabo A, Hoormann K, Stolley M. 2018. Czas spędzony na świeżym powietrzu, poziom aktywności i choroby przewlekłe wśród dorosłych Amerykanów. J Behav Med . 41(4):494–503.
  • Bodekaer M, Petersen B, Philipsen PA, Heydenreich J, Thieden E, Wulf HC. 2015. Wzory ekspozycji na słońce u dzieci mieszkających w miastach, na przedmieściach i na wsi: badanie dozymetryczne i dzienniczkowe 150 dzieci. Photochem Photobiol Sci . 14(7):1282–1289.
  • Filevich E, Lisofsky N, Becker M, Butler O, Lochstet M, Martensson J, Wenger E, Lindenberger U, Kuhn S. 2017. Dzień po dniu: badanie dziennej zmienności pomiarów obrazowania metodą rezonansu magnetycznego w ciągu pół roku. BMC Neurosci . 18(1):65.
  • Goodkind M, Eickhoff SB, Oathes DJ, Jiang Y, Chang A, Jones-Hagata LB, Ortega BN, Zaiko YV, Roach EL, Korgaonkar MS i in. 2015. Identyfikacja wspólnego neurobiologicznego podłoża chorób psychicznych. JAMA Psychiatria . 72(4):305–315.
  • Haddad L, Schafer A, Streit F, Lederbogen F, Grimm O, Wust S, Deuschle M, Kirsch P, Tost H, Meyer-Lindenberg A. 2015. Korelaty struktury mózgu związane z wychowaniem w mieście jako czynnikiem ryzyka środowiskowego schizofrenii. Schizophr Bull . 41(1):115–122.
  • Karch JD, Filevich E, Wenger E, Lisofsky N, Becker M, Butler O, Martensson J, Lindenberger U, Brandmaier AM, Kuhn S. 2019. Identyfikacja predyktorów zmienności wewnątrzosobniczej w oszacowaniach objętości mózgu na podstawie MRI. Neuroimage . 200:575–589.
  • Kerr J, Marshall S, Godbole S, Neukam S, Crist K, Wasilenko K, Golshan S, Buchner D. 2012. Związek między aktywnością na świeżym powietrzu a zdrowiem osób starszych z wykorzystaniem GPS. Int J Environ Res Public Health . 9(12):4615–4625.
  • Kirchner S, Derbez M, Duboudin C, Elias P, Garrigue J, Gregoire A, Lucas JP, Pasqueir N, Ramaloh O, Weiss N. 2009. Jakość powietrza wewnętrznego w domach we Francji. Centrum Infiltracji Powietrza i Wentylacji, Belgia. Raport współautorski nr 12.
  • Klepeis NE, Nelson WC, Ott WR, Robinson JP, Tsang AM, Switzer P, Behar JV, Hern SC, Engelmann WH. 2001. Narodowe badanie wzorców aktywności człowieka (NHAPS): źródło do oceny narażenia na zanieczyszczenia środowiska. J Expo Anal Environ Epidemiol . 11(3):231–252.
  • Kondo MC, Oyekanmi KO, Gibson A, South EC, Bocarro J, Hipp JA. 2020. Recepty natury na zdrowie: przegląd dowodów i możliwości badawczych. Int J Environ Res Public Health . 17(12):4213.
  • Kühn S, Banaschewski T, Bokde ALW, Büchel C, Quinlan EB, Desrivières S, Flor H, Grigis A, Garavan H, Gowland P i in. 2020. Struktura mózgu i środowisko: czy mózgi naszych dzieci mówią nam, gdzie się wychowały? Neuroimage . 222:117225.
  • Lammeyer S, Dietsche B, Dannlowski U, Kircher T, Krug A. 2019. Dowody aberracji sieci mózgowych u zdrowych osób wychowanych w mieście – multimodalne badanie DTI i VBM. Schizophr Res . 208:133–137.
  • Lederbogen F, Kirsch P, Haddad L, Streit F, Tost H, Schuch P, Wust S, Pruessner JC, Rietschel M, Deuschle M i in. 2011. Życie w mieście i wychowanie w mieście wpływają na nerwowe przetwarzanie stresu społecznego u ludzi. Natura . 474(7352):498–501.
  • Leung DYC. 2015. Zanieczyszczenie powietrza zewnętrznego i wewnętrznego w środowisku miejskim: wyzwania i szanse. Front Environ Sci . 2:1–7.
  • Lingham G, Mackey DA, Lucas R, Yazar S. 2020. Jak spędzanie czasu na świeżym powietrzu chroni przed krótkowzrocznością? Przegląd. Br J Ophthalmol . 104(5):593–599.
  • Lövden M, Wenger E, Martensson J, Lindenberger U, Backman L. 2013. Strukturalna plastyczność mózgu w uczeniu się i rozwoju osób dorosłych. Neurosci Biobehav Rev . 37(9 Pt B):2296–2310.
  • Madhyastha T, Peverill M, Koh N, McCabe C, Flournoy J, Mills K, King K, Pfeifer J, McLaughlin KA. 2018. Aktualne metody i ograniczenia analizy longitudinalnej fMRI w całym okresie rozwoju. Dev Cogn Neurosci . 33:118–128.
  • Mansson KNT, Cortes DS, Manzouri A, Li TQ, Hau S, Fischer H. 2020. Oglądanie obrazów powoduje szybkie powiększenie morfologiczne kory wzrokowej człowieka. Cereb Cortex . 30(3):851–857.
  • Matz CJ, Stieb DM, Brion O. 2015. Różnice w codziennych wzorcach czasu i aktywności, aktywności zawodowej i charakterystyce mieszkaniowej na obszarach miejskich i wiejskich. Environ Health . 14(1):88.
  • McMahan EA, Estes D. 2015. Wpływ kontaktu ze środowiskiem naturalnym na afekt pozytywny i negatywny: metaanaliza. J Posit Psychol . 10(6):507–519.
  • Ohly H, White MP, Wheeler BW, Bethel A, Ukoumunne OC, Nikolaou V, Garside R. 2016. Teoria przywracania uwagi: systematyczny przegląd potencjału przywracania uwagi poprzez ekspozycję na środowisko naturalne. J Toxicol Environ Health B Crit Rev . 19(7):305–343.
  • Pedersen CB, Mortensen PB. 2001. Dowody na zależność dawka-odpowiedź między miejską postawą w okresie dorastania a ryzykiem schizofrenii. Arch Gen Psychiatry . 58(11):1039–1046.
  • Robinson JM, Jorgensen A, Cameron R, Brindley P. 2020. Niech natura będzie twoim lekarstwem: socjoekologiczna analiza zielonego przepisywania leków w Wielkiej Brytanii. Int J Environ Res Public Health . 17(10):3460.
  • Stevenson MP, Schilhab T, Bentsen P. 2018. Teoria przywracania uwagi II: przegląd systematyczny w celu wyjaśnienia procesów uwagi, na które wpływa ekspozycja na środowisko naturalne. J Toxicol Environ Health B Crit Rev . 21(4):227–268.
  • Tost H, Braus DF, Hakimi S, Ruf M, Vollmert C, Hohn F, Meyer-Lindenberg A. 2010. Ostra blokada receptora D2 wywołuje szybką, odwracalną przebudowę w obwodach korowo-prążkowiowych u ludzi. Nat Neurosci . 13(8):920–922.
  • Tost H, Reichert M, Braun U, Reinhard I, Peters R, Lautenbach S, Hoell A, Schwarz E, Ebner-Priemer U, Zipf A i in. 2019. Korelaty neuronalne indywidualnych różnic w zakresie korzyści afektywnych płynących z przebywania na terenach zielonych w miastach w warunkach rzeczywistych. Nat Neurosci . 22(9):1389–1393.
  • Watson D, Clark LA, Tellegen A. 1988. Opracowanie i walidacja krótkich miar afektu pozytywnego i negatywnego: skale PANAS. J Pers Soc Psychol . 54(6):1063–1070.
  • WHO. 2021. Zanieczyszczenie powietrza w gospodarstwach domowych (w pomieszczeniach) . WHO (2014). Dostępne online pod adresem:http://wwwwhoint/indoorair/en/(otwórz w nowym oknie)(dostęp 3 kwietnia 2021).
  • Yuan P, Raz N. 2014. Kora przedczołowa i funkcje wykonawcze u zdrowych dorosłych: metaanaliza badań neuroobrazowania strukturalnego. Neurosci Biobehav Rev . 42:180–192.

 

 https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15622975.2021.1938670#d1e289