El aire contaminado frena la maduración del cerebro adolescente

Un estudio de científicos estadounidenses ha mostrado que los adolescentes que viven en zonas con altos niveles de partículas finas PM2.5 u ozono progresaron menos en el desarrollo cerebral y las capacidades cognitivas durante dos años que otros adolescentes con características sociales similares residentes en zonas con aire más limpio. Las diferencias afectaban a los resultados de las tareas cognitivas, la organización de las redes cerebrales y el adelgazamiento de la corteza cerebral, normal a esta edad. El trabajo se ha publicado en la revista Developmental Cognitive Neuroscience.

La adolescencia es una etapa en la que el cerebro cambia rápidamente. Mejoran poco a poco la atención, el procesamiento de la información relevante y la capacidad de controlar las propias acciones. Al mismo tiempo, cambia la estructura de la corteza cerebral: se adelgaza y las conexiones entre distintas redes cerebrales se vuelven más especializadas.

Desde hace tiempo, los científicos consideran la contaminación atmosférica un posible factor que influye en este desarrollo. Las partículas PM2.5 son tan pequeñas que pueden penetrar en el torrente sanguíneo; se cree que algunas sustancias tóxicas pueden llegar al cerebro a través de la cavidad nasal y el sistema olfativo. El ozono, un gas presente en el esmog, puede dañar las células nerviosas cuando existe estrés oxidativo prolongado. Otro mecanismo posible es la inflamación cerebral.

Estudios anteriores relacionaron la exposición a PM2.5, ozono y óxidos de nitrógeno con diferencias en el grosor de la corteza, el volumen cerebral, la superficie del cerebro y las conexiones entre regiones cerebrales en niños y adolescentes. Sin embargo, los resultados no eran concluyentes: algunos apuntaban a una maduración más lenta, mientras que otros podían interpretarse como señales de un desarrollo más temprano. Además, los científicos rara vez comprobaban si las diferencias detectadas se reflejaban en la capacidad de pensamiento de los niños.

Averiguar la influencia de los contaminantes en sí no es sencillo: el nivel de contaminación está relacionado con los ingresos familiares y las características de los barrios. Por tanto, las diferencias en el desarrollo cerebral podrían explicarse no solo por el aire, sino también por otras circunstancias vitales.

Omid Kardan, de la Universidad de Michigan, y sus colegas estudiaron si los niveles elevados de PM2.5 y ozono están relacionados con el desarrollo cerebral y las capacidades cognitivas al final de la infancia y al principio de la adolescencia. Los investigadores plantearon la hipótesis de que la maduración sería más lenta con una exposición elevada a cualquiera de estos contaminantes.

El análisis incluyó datos del proyecto estadounidense Adolescent Brain Cognitive Development (ABCD), un estudio longitudinal de 11.868 niños en 21 centros de Estados Unidos. Los participantes fueron reclutados entre los 9 y los 10,9 años. Los científicos compararon los datos iniciales del proyecto con los resultados de una evaluación realizada unos dos años después. Había datos completos y válidos de ambos periodos para 3.645 niños.

Los datos incluían imágenes por resonancia magnética funcional en reposo, que muestran la interacción entre regiones cerebrales, imágenes estructurales del cerebro y pruebas cognitivas. Estas evaluaban la atención, la memoria de trabajo, la capacidad de contener respuestas impulsivas, la velocidad de procesamiento de la información, la memoria, el vocabulario y la lectura.

La exposición a la contaminación se estimó a partir de modelos de calidad del aire en un cuadrado de un kilómetro de lado alrededor de la residencia principal del niño al inicio del estudio. Se consideró elevado un promedio anual de PM2.5 superior a 9 microgramos por metro cúbico y un valor máximo de ozono superior a 70 partes por mil millones. Para la comparación se utilizaron niños que vivían con concentraciones de PM2.5 inferiores a 7 microgramos por metro cúbico o de ozono inferiores a 60 partes por mil millones. Los umbrales se definieron según las normas de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA).

Ningún participante alcanzó el umbral establecido para una exposición elevada al dióxido de nitrógeno, por lo que no se analizó este contaminante. También se excluyó del estudio a 40 niños con una exposición elevada tanto a PM2.5 como a ozono, para evaluar por separado la relación con cada contaminante.

Para reducir la influencia de las diferencias sociales, cada grupo con alta contaminación se comparó con niños similares en cuanto a ingresos familiares, educación de los padres, origen racial y étnico, sexo y edad. La muestra final para el análisis de PM2.5 incluyó a 348 niños con exposición elevada y 279 participantes de control emparejados. Para el análisis del ozono, incluyó a 355 niños con exposición elevada y 324 niños del grupo de control. Los cálculos también tuvieron en cuenta la pubertad, los síntomas de trastornos mentales y la vulnerabilidad del barrio.

Los científicos combinaron tres indicadores en un índice de maduración neurocognitiva: los resultados de las pruebas, el grosor medio de la corteza y el grado de similitud entre la organización de las redes cerebrales del niño y la de un adulto, en contraste con el patrón infantil. Como el adelgazamiento de la corteza a esta edad se considera una parte normal del desarrollo, en el estudio se interpretó un adelgazamiento más marcado como un signo de mayor maduración.

Durante los dos años, los niños de los grupos de control mostraron un aumento estadísticamente significativo del índice general. No se observó un aumento fiable de este tipo en los grupos con alta exposición a PM2.5 u ozono. En otras palabras, por término medio, los grupos de control avanzaron más en las pruebas cognitivas, la organización de las redes cerebrales y el adelgazamiento de la corteza. Las diferencias fueron pequeñas, pero se mantuvieron incluso tras tener en cuenta la exposición al otro contaminante.

Los autores concluyeron que, dado que un desarrollo cognitivo saludable es importante para afrontar las dificultades y tener éxito en los estudios, es necesario intensificar los esfuerzos para reducir la contaminación atmosférica en las zonas residenciales y cerca de las escuelas.

Sin embargo, el trabajo no demuestra que la contaminación fuera la causa de las diferencias: el estudio era observacional. La evaluación se basó en la calidad media del aire en la zona alrededor del domicilio, que podría no coincidir con la exposición real del niño. La contaminación solo se midió al inicio del proyecto, por lo que los investigadores podrían no haber tenido en cuenta mudanzas ni exposiciones en años anteriores, incluso antes del nacimiento.

Además, el indicador de ozono se basó en el máximo anual y no en el método estándar de cálculo de la EPA. Esto podría haber llevado a sobrestimar el número de niños clasificados en el grupo de exposición elevada. Para encontrar participantes de control comparables, también fue necesario excluir a 35 niños con niveles elevados de PM2.5 para los que no se encontraron adolescentes de zonas menos contaminadas con características demográficas similares. Esto limita la representatividad de los resultados.

El artículo se titula «La contaminación atmosférica en el entorno residencial se asocia con una maduración neurocognitiva atenuada al inicio de la adolescencia». Sus autores son Omid Kardan, Chakriya Seriyothiin, Katherine E. Schertz, Mike Angstadt, Alexander S. Weigard, Mark G. Berman, Mary M. Heitzeg y Monica D. Rosenberg.