Paparan panas dan dingin di awal kehidupan dapat mempengaruhi perkembangan materi putih di otak

Pemindaian otak terhadap lebih dari 2.000 anak praremaja menunjukkan bahwa paparan dini terhadap panas dan dingin dapat berdampak jangka panjang pada struktur mikro materi putih otak, terutama pada mereka yang tinggal di daerah miskin. Penelitian yang dipublikasikan di Nature Climate Change ini menyoroti kerentanan janin dan anak-anak terhadap suhu ekstrem. Studi ini dipimpin oleh Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal).

Dalam keadaan darurat iklim saat ini, dampak suhu ekstrem terhadap kesehatan manusia menjadi perhatian besar komunitas ilmiah dan masyarakat. Anak-anak sangat rentan terhadap perubahan suhu karena mekanisme termoregulasi mereka masih belum matang.

"Kita tahu bahwa perkembangan otak janin dan anak-anak sangat sensitif terhadap pengaruh lingkungan, dan terdapat beberapa bukti awal bahwa paparan dingin dan panas dapat memengaruhi kesejahteraan mental dan kemampuan kognitif pada anak-anak dan remaja," kata Monika Guxens, peneliti di ISGlobal, Erasmus MC dan CIBERESP. “Namun, hanya ada sedikit penelitian yang menilai potensi perubahan struktur otak akibat paparan ini,” tambahnya.

Dalam penelitian ini, tim Guxens mengamati struktur materi putih di otak pra-remaja untuk mengidentifikasi periode kerentanan terhadap paparan dingin dan panas di awal kehidupan. Analisis tersebut melibatkan 2.681 anak-anak dari penelitian Generasi R di Rotterdam yang menjalani pemindaian magnetic resonance imaging (MRI) antara usia 9 dan 12 tahun. Protokol MRI menilai aktivitas otak dengan mengukur jumlah dan arah difusi air di materi putih otak.

Pada otak yang lebih matang, air mengalir lebih banyak ke satu arah dibandingkan ke segala arah, sehingga memberikan nilai yang lebih rendah untuk penanda yang disebut difusivitas rata-rata dan nilai yang lebih tinggi untuk penanda yang disebut anisotropi fraksional. Tim peneliti menggunakan pendekatan statistik tingkat lanjut untuk memperkirakan, bagi setiap peserta, paparan suhu rata-rata bulanan sejak konsepsi hingga usia 8 tahun dan dampaknya terhadap parameter MRI (rata-rata difusivitas dan anisotropi fraksional) yang diukur pada usia 9–12 tahun.

Periode penerimaan antara kehamilan dan tiga tahun

Hasilnya menunjukkan bahwa paparan dingin selama kehamilan dan tahun pertama kehidupan, serta paparan panas sejak lahir hingga usia 3 tahun, dikaitkan dengan difusivitas rata-rata yang lebih tinggi pada masa praremaja, yang menunjukkan pematangan materi putih yang lebih lambat. Dalam hal ini dingin dan panas diartikan sebagai suhu yang berada pada ujung bawah dan atas distribusi suhu pada wilayah yang diteliti.

"Serabut materi putih bertanggung jawab untuk menghubungkan berbagai area otak, memungkinkan mereka berkomunikasi. Seiring berkembangnya materi putih, komunikasi ini menjadi lebih cepat dan efisien. Penelitian kami seperti sebuah foto pada titik waktu tertentu, dan apa yang kita lihat dalam gambar ini menunjukkan bahwa partisipan yang lebih banyak terpapar suhu dingin dan panas menunjukkan perbedaan dalam parameter - rata-rata difusivitas - yang dikaitkan dengan tingkat pematangan materi putih yang lebih rendah," jelas Laura Granes, peneliti IDIBELL dan ISGlobal serta penulis pertama studi tersebut..

“Dalam penelitian sebelumnya, perubahan parameter ini dikaitkan dengan memburuknya fungsi kognitif dan beberapa masalah kesehatan mental,” tambahnya.

“Perubahan terbesar dalam parameter komunikasi terlihat pada tahun-tahun pertama kehidupan,” kata rekan penulis studi Carles Soriano dari IDIBELL, UB dan CIBERSAM. "Hasil kami menunjukkan bahwa selama periode perkembangan otak yang pesat inilah paparan dingin dan panas mungkin memiliki efek jangka panjang pada struktur mikro materi putih."

Tidak ada hubungan yang ditemukan antara paparan suhu awal dan anisotropi fraksional pada usia 9–12 tahun. Para penulis menyarankan bahwa penjelasan yang mungkin adalah bahwa kedua parameter tersebut mencerminkan perubahan mikrostruktur yang berbeda, dan bahwa difusivitas rata-rata mungkin merupakan indikator pematangan materi putih yang lebih andal dibandingkan dengan anisotropi fraksional.

Anak-anak dari keluarga miskin lebih berisiko

Analisis yang dikelompokkan berdasarkan kondisi sosial ekonomi menemukan bahwa anak-anak yang tinggal di daerah miskin lebih rentan terhadap paparan dingin dan panas. Pada anak-anak ini, jendela kerentanan terhadap dingin dan panas serupa dengan yang ditemukan pada kelompok umum, namun dimulai lebih awal. Perbedaan ini mungkin terkait dengan kondisi kehidupan dan kemiskinan energi.

Salah satu mekanisme penting yang mungkin menjelaskan pengaruh suhu lingkungan terhadap perkembangan saraf mungkin adalah penurunan kualitas tidur. Mekanisme lain yang mungkin terjadi adalah disfungsi plasenta, aktivasi poros hormonal yang menyebabkan peningkatan produksi kortisol, atau proses inflamasi.

"Hasil kami membantu menarik perhatian terhadap kerentanan janin dan anak-anak terhadap perubahan suhu," kata Gouksens. Hasil penelitian ini juga menyoroti perlunya mengembangkan strategi kesehatan masyarakat untuk melindungi komunitas yang paling rentan dalam menghadapi darurat iklim yang mungkin terjadi.