Грязный воздух тормозит развитие подростков

Дыхание загрязнённым воздухом негативно сказывается на развитии мозга и когнитивных способностей у подростков — к такому выводу пришли американские учёные, опубликовавшие результаты масштабного исследования в журнале Developmental Cognitive Neuroscience. Школьники, живущие в районах с высоким содержанием мелких частиц в воздухе или озона, за два года показали отставание в формировании структур мозга и навыков решения задач по сравнению со сверстниками из более чистых районов.

Возраст от детства к раннему подростковому периоду — ключевой этап для формирования и перестройки мозга, когда вырабатывается способность концентрироваться, анализировать информацию и управлять своим поведением. Учёные решили выяснить, как влияют на этот процесс внешние факторы, в частности, загрязнение воздуха — причём не только социальные, но и физические параметры среды.

По словам Омид Кардана, доцента психиатрии Мичиганского университета, команды исследователей интересовало, как различные составляющие окружающей среды могут оказывать разное влияние на мозг, и есть ли среди них факторы, способные стать объектом для вмешательства. Физический фактор — загрязнённый воздух — давно подозревался в неблагоприятном влиянии на мозг: предыдущие исследования на животных указывали на несколько биологических механизмов, через которые это происходит.

Раньше данные о влиянии грязного воздуха на развитие мозга детей были противоречивыми: одни учёные отмечали изменения толщины коры мозга, другие такой связи не обнаруживали. Новое же исследование соединяет сразу несколько подходов: современные методы сканирования мозга и психологические тесты на память, внимание и другие способности.

Для анализа учёные использовали данные масштабного исследования Adolescent Brain Cognitive Development Study — оно следит за развитием тысяч подростков в США. В новом отчёте рассматривалась группа из 3645 детей: в 9-10 лет их протестировали и просканировали мозг, а затем повторили процедуру через два года. Оценивались три показателя: утоншение коры головного мозга (естественный процесс «очистки» мозга при взрослении), изменение зрелости мозговых сетей (как мозг организует работу между отделами) и результаты компьютерных тестов, проверяющих внимание, память, скорость обработки информации, чтение и умение сохранять концентрацию.

Затем детей разделили на группы в зависимости от того, насколько загрязнён воздух в их районе проживания (по американским стандартам качества воздуха). Мелкие частицы — микроскопическая пыль, часто появляющаяся благодаря выхлопам авто, дыму пожаров и выбросам электростанций. Озон в приземном слое получается из-за реакций загрязнителей воздуха под действием солнца.

Для чистоты эксперимента группы сравнивали по доходу семьи, образованию родителей, расе, полу и возрасту. И оказалось, что у подростков из грязных районов за два года отмечалось заметное отставание — как по изменениям в мозге, так и по результатам тестов, — по сравнению с их ровесниками, живущими в условиях чище. Причём, если среди «жертв» частиц преобладали семьи с низким достатком, то среди наказанных озоном хватало и обеспеченных, но задержка развития у обоих типов загрязнения была одинаково заметна.

В то время как подростки из чистых районов демонстрировали нормальное «тонкое» взросление мозга и всё лучшие результаты когнитивных тестов, их сверстники из загрязнённых мест застревали на детских паттернах, и улучшений было куда меньше. Размер выявленного эффекта, по признанию учёных, хоть и невелик статистически, но важен с точки зрения последствий для психического здоровья и будущих успехов подрастающего поколения.

Стоит учесть, что исследование имело ряд ограничений. Например, оценивалось качество воздуха только на момент начала проекта, а не в течение всех двух лет наблюдения. Учитывалась только уличная статистика, тогда как дети могли проводить много времени в помещениях или переехать. Учёные подчеркивают, что их выводы относятся не к общей умственной отсталости, а именно к замедлению развития в определённых возрастных рамках.

Авторы работы надеются, что дальнейшие этапы исследования позволят узнать подробности: какие именно вредные химикаты из состава микрочастиц оказывают наибольший урон нервной системе. Планируется анализировать и детей более старшего возраста — после 13 лет.

Статья «Neighborhood air pollution is associated with attenuated neurocognitive maturation over early adolescence» подготовлена международной группой учёных под руководством Omid Kardan.