Articol redactat de Viorel Ciobotaru

În urma unei lungi dezbateri asupra influenței genelor și a mediului înconjurător în dezvoltarea și structurarea creierului, s-a ajuns la un consens în care ambele paradigme joacă un rol esențial (Rutter et al., 2006). Deși rolul genetic a fost ușor acceptat, cel al mediului a fost, timp de mulți ani, ținut sub semnul întrebării, în special datorită dificultății cuantificării efectelor acestuia asupra creierului.

O contribuție importantă în acest demers a fost introducerea unui protocol experimental numit îmbogățirea mediului (engl. environmental enrichment) (Rosenzweig, 1966; Rosenzweig & Bennet, 1969). În sens larg, acest concept se referă la o combinație de stimulări complexe inerte și sociale (Rosenzweig et al., 1978). În acest tip de experiment, vietățile (în general șoareci) sunt puse în medii cu un grad ridicat de stimulare atât socială cât și fizică. Spre exemplu, în general un astfel de experiment presupune un număr relativ mare de subiecți (aprox. 10), lăsați să socializeze liber, având de asemenea acces la diferite activități fizice, precum roți de alergat, scări, jucării, etc. Deși se poate considera că acest tip de mediu are rolul de a-l imita pe cel natural, datorită lipsei prădătorilor și a altor pericole întâlnite în sălbăticie, acesta devine mai degrabă doar un mediu stimulant, unde decizia implicării în activități ține de propria motivație, și nu de necesitate. Printre primele efecte observate ale mediului îmbogățit au fost creșteri semnificative în densitatea și greutatea corticală (Rosenzweig et al., 1964; Beaulieu & Colonnier, 1987), mărirea coprului (somei) și a nucleului neuronilor și a numărului și dimensiunii sinapselor (Holloway, 1966; Greenough et al., 1973).

Acum, datorită progresului tehnologic — în special imagistica funcțională — noi tehnici de investigare pot fi folosite pentru a determina efectele mediului înconjurător asupra creierului la nivel structural și genetic. De exemplu, experiențele din viața timpurie se dovedesc a fi foarte importante în dezvoltarea emoțională sănătoasă. O parte din această dezvoltare se datorează efectelor mediului, ce duce la activarea anumitor gene în părți ale creierului ce au un rol esențial în răspunsuri cognitiv-emoționale la stres. Mecanismele epigenetice au fost asociate cu neurogeneza la adulți în girusul dentat (Yao et al., 2016) și cu plasticitate neuronală crescută, fiind îmbunătățite abilitățile de învățare și memorare (Day et al., 2013; Zovkic, Guzman-Karlsson & Sweatt, 2013), cât și reducerea declinului cognitiv asociat îmbătrânirii (Kang & Hébert, 2015). Expunerea la un mediu bogat a avut de asemenea efecte benefice în tulburări ce țin de sistemul nervos, fiind incluse bolile neurodegenerative (ex. Alzheimer) (Nithianantharajah & Hannan, 2006; Berardi et al., 2007; Fischer et al., 2007) și diferite tipuri de leziuni ale creierului (Koopmans et al., 2006; Comeau et al., 2008).

Mediul înconjurător și stilul de viață pe care îl abordăm joacă un rol cheie în dezvoltarea și menținerea sănătății noastre mintale pe toată perioada vieții. Unii din cei mai importanți factori pentru un stil de viață sănătos sunt: numărul de calorii ingerate, compoziția și calitatea stilului alimentar, viață socială activă, utilizarea eficientă a tehnologiei pentru comunicare socială, menținerea unei vieți emoționale active și controlul asupra stresului din viața noastră, și exerciții fizice aerobe (Mora, 2013).

Numărul de calorii ingerate

Studiile arată că o reducere a caloriilor de 20 – 40% (fără a se ajunge la înfometare) poate incetini rata îmbătrânirii creierului, unele din efectele acestea fiind reducerea în deficiențe motorii și cognitive precum Parkinson si Alzheimer, îmbunătățirea funcțiilor metabolice, cum ar fi reducerea apariției tumorilor și incidenței bolilor cardiovasculare (Barja, 2004; Stranahan, 2012; Prolla, 2001; Mattison, 2012).

Compoziția și calitatea stilului alimentar

Există anumiți nutrienți precum acizii grași omega-3 și vitaminele E și C ce au rol protector împotriva deteriorării funcțiilor cognitive.

Viața socială activă și utilizarea eficientă a tehnologiei pentru comunicare socială

Experimentele pe șoareci in medii îmbogățite ce au rezultat în dezvoltarea socială și cognitivă indică o posibilitate a existenței acestor efecte și la oameni. Modelele animale (ex. șoareci) au prezentat abilități de învățare și memorare mai bune, neurogeneză crescută, greutate a creierului mai mare și apariția a noi sinapse (Mora, 2007; van Praag, 2000; Mora, Segovia, del Arco, de Blas & Garrido, 2012; Fratiglioni, Paillard-Borg, Winblad, 2004).

Menținerea unei vieți emoționale active și controlul asupra stresului din viața noastră

Stresul cronic poate avea efecte severe asupra sănătății creierului nostru, precum ducerea la disfuncții cognitive și creșterea șanselor de apariție a bolii Alzheimer. Astfel, reducerea stresului este recomandată (Mora, Segovia, del Arco, de Blas & Garrido, 2012; Dias-Ferreira et al., 2009).

Exerciții fizice aerobe

Aceste exerciții fizice mențin sănătatea și plasticitatea creierului de-alungul vieții, îmbunătățesc funcțiile cognitive, duc la creșterea volumului creierului și stimulează neurogeneza. În plus, practicarea exercițiilor fizice poate proteja creierului împotriva declinului cognitiv la bătrânețe, și poate preveni apariția bolii Alzheimer.

Concluzie

Împreună cu structura genetică, mediul înconjurător este un element esențial pentru dezvoltarea și menținerea calității creierului și funcțiilor acestuia. De la îmbunătățirea calității emoționale, până la prevenirea declinului cognitiv și apariției bolii Alzheimer la vârstele înaintate, calitatea mediului din jurul nostru poate avea efecte semnificative asupra calității vieții noastre. Un mediu îmbogățit social-cognitiv este unul ideal, mai ales atunci când este combinat cu un stil de viață alimentar sănătos.

Bibliografie

Rutter, M. et al. (2006) Gene-environment interplay and psychopathology: multiple varieties but real effects. J. Child Psychol. Psychiatry 47, 226–261

Rosenzweig, M.R. (1966) Environmental complexity, cerebral change, and behavior. Am. Psychol. 21, 321–332

Rosenzweig, M.R. and Bennett, E.L. (1969) Effects of differential environments on brain weights and enzyme activities in gerbils, rats, and mice. Dev. Psychobiol. 2, 87–95

Rosenzweig, M.R. and Bennett, E.L. (1996) Psychobiology of plasticity: effects of training and experience on brain and behavior. Behav. Brain Res. 78, 57–65

van Praag, H. et al. (2000) Neural consequences of environmental enrichment. Nat. Rev. Neurosci. 1, 191–198

Rosenzweig, M.R. et al. (1978) Social grouping cannot account for cerebral effects of enriched environments. Brain Res. 153, 563–576

Rosenzweig, M.R. et al. (1964) Cerebral effects of environmental complexity and training among adult rats. J. Comp. Physiol. Psychol. 57, 438–439

Beaulieu, C. and Colonnier, M. (1987) Effect of the richness of the environment on the cat visual cortex. J. Comp. Neurol. 266, 478–494

Holloway, R.L., Jr (1966) Dendritic branching: some preliminary results of training and complexity in rat visual cortex. Brain Res. 2, 393–396

Greenough,W.T.etal.(1973)Effectsofrearingcomplexityondendritic branching in frontolateral and temporal cortex of the rat. Exp. Neurol. 41, 371–378

Yao, B. et al. Epigenetic mechanisms in neurogenesis. Nat. Rev. Neurosci. 17, 537–549 (2016).

Day, J. J. et al. DNA methylation regulates associative reward learning. Nat. Neurosci. 16, 1445–1452 (2013).

Zovkic, I. B., Guzman-Karlsson, M. C. & Sweatt, J. D. Epigenetic regulation of memory formation and maintenance. Learn. Mem. 20, 61–74 (2013).

Kang, W. & Hébert, J. M. FGF Signaling is necessary for neurogenesis in young mice and sufficient to reverse its decline in old mice. J. Neurosci. 35, 10217–10223 (2015).

Nithianantharajah, J. and Hannan, A.J. (2006) Enriched environments, experience-dependent plasticity and disorders of the nervous system. Nat. Rev. Neurosci. 7, 697–709

Berardi, N. et al. (2007) Environmental enrichment delays the onset of memory deficits and reduces neuropathological hallmarks in a mouse model of Alzheimer-like neurodegeneration. J. Alzheimer’s Dis. 11, 359–370 

Berardi, N. et al. (2000) Critical periods during sensory development. Curr. Opin. Neurobiol. 10, 138–145 

Fischer, A. et al. (2007) Recovery of learning and memory is associated 309 with chromatin remodelling. Nature 447, 178–182 

Koopmans, G.C. et al. (2006) Circulating insulin-like growth factor I and functional recovery from spinal cord injury under enriched housing conditions. Eur. J. Neurosci. 23, 1035–1046

Comeau, W. et al. (2008) Therapeutic effects of complex rearing or bFGF after perinatal frontal lesions. Dev. Psychobiol. 50, 134–146

Mora F. (2013). Successful brain aging: plasticity, environmental enrichment and lifestyle. Dialogues Clin. Neurosci. 15, 45–52.

Barja G. Free radicals and aging. Trends Neurosci. 2004;27:595–600.

Stranahan AM., Mattson MP. Recruiting adaptive cellular stress responses for successful brain ageing. Nat Rev Neurosci. 2012;13:209–216.

Prolla TM., Mattson MP. Molecular mechanisms of brain aging and neurodegenerative disorders: lessons from dietary restriction. Trends Neurosci. 2001;11:S21–S31.

Mattison JA., Roth GS., Beasley TM., et al Impact of caloric restriction on health and survival in rhesus monkeys from the NIA study. Nature. 2012;489:318–321.

van Praag H., Kempermann G., Gage FH. Neural consequences of environmental enrichment. Nat Rev Neurosci. 2000;1:191–198.

Mora F., Segovia G., del Arco A., de Blas M. Garrido P. Stress, neuro-transmitters, corticosterone and body-brain integration. Brain Res. 2012;1476:71–85.

Fratiglioni L., Paillard-Borg S., Winblad B. An active and socially integrated lifestyle in late life might protect against dementia. Lancet Neurol. 2004;3:343–353.

Dias-Ferreira E., Sousa JC., Melo I., Morgado P., Mesquita AR., Cerqueira JJ. Chronic stress causes frontostriatal reorganization and affects decision making. Science. 2009;325:621–625.