Долгосрочное воздействие дорожного загрязнения воздуха и шума на динамическую связность мозга в подростковом возрасте

Введение

Дорожно-транспортные факторы, такие как загрязнение воздуха и шум, демонстрируют долгосрочные ассоциации с изменениями в мозге у детей и подростков. Ранее эти связи изучались с использованием статических подходов функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) в состоянии покоя, которые оценивают усредненную связность между регионами мозга в течение всего сеанса сканирования.

Цель

Исследовать долгосрочное влияние загрязнения воздуха и шума, связанных с дорожным движением, во время беременности и детства на функциональную связность мозга в подростковом возрасте с использованием динамического подхода, который позволяет выявить различные паттерны связности в течение сеанса сканирования.

Методы

В исследовании использовались данные популяционной когорты Generation R. Были оценены уровни 14 загрязняющих веществ и дорожного шума по домашним адресам участников во время беременности и детства. Данные фМРТ в состоянии покоя были получены при обследовании детей в возрасте 10 и 14 лет. В анализ включены участники с данными фМРТ хотя бы на одном визите и данными по загрязнению воздуха (n=3,588) или шуму (n=2,642).

Для анализа использовался метод k-средних, который позволил выделить пять повторяющихся паттернов связности ("состояний"). Для каждого участника и визита рассчитывалось среднее время, проведенное в каждом состоянии. Связь между экспозициями и временем в каждом состоянии оценивалась с помощью многофакторных и однофакторных моделей смешанных эффектов с поправкой на социально-экономические и поведенческие факторы.

Результаты

Воздействие оксидов азота, взвешенных частиц (PM) и дорожного шума было связано с различиями во времени, проведенном в различных состояниях связности, как в многофакторных, так и в однофакторных моделях. Например:

• Более высокие уровни PM_COARSE (частицы диаметром 2.5-10 мкм) во время беременности
• Более высокие уровни шума в детстве

были ассоциированы с большим временем, проведенным в состоянии с высокой связностью в сети пассивного режима работы мозга (default-mode network), связанной с самореферентными процессами и блужданием мыслей.

Выводы

Дорожно-транспортные факторы могут быть связаны с долгосрочными изменениями в организации функциональных сетей мозга у подростков. Необходимы дальнейшие исследования для изучения потенциального влияния этих различий на когнитивные функции и психопатологию.

Термины и сокращения

• rs-fMRI (resting-state functional MRI) - функциональная МРТ в состоянии покоя
• PM (Particulate Matter) - взвешенные частицы
• PM_COARSE - частицы диаметром 2.5-10 мкм
• default-mode network - сеть пассивного режима работы мозга
• NO_x - оксиды азота