Vorgeburtliche Exposition gegenüber diesen Pestiziden kann das jugendliche Gehirn verändern

Vorgeburtliche Exposition gegenüber diesen Pestiziden kann das jugendliche Gehirn verändern

Fortgeschrittene Bildgebung des Gehirns zeigt, wie die Exposition im Mutterleib gegenüber Organophosphaten die Gehirnaktivität bei Teenagern verändert, wie eine neue Studie zeigt.

Organophosphate gehören in den USA zu den am häufigsten verwendeten Pestizidklassen, obwohl es immer mehr Hinweise gibt, die eine vorgeburtliche Exposition gegenüber den Chemikalien mit schlechteren Erkennungs- und Verhaltensproblemen bei Kindern in Verbindung bringen.

Wie in der gemeldete Proceedings of the National Academy of SciencesDie Forscher verwendeten die Funktionale Nahinfrarot-Bildgebung (fNIRS), um den Blutfluss im Gehirn von 95-Teenagern zu überwachen, die im kalifornischen Salinas Valley geboren und aufgewachsen sind, wo Pestizide häufig in der Landwirtschaft gesprüht werden.

Im Vergleich zu ihren Altersgenossen zeigten Teenager, denen ein höherer Anteil an vorgeburtlicher Exposition gegenüber Organophosphaten zugemessen wurde, eine veränderte Gehirnaktivität bei der Ausführung von Aufgaben, die eine exekutive Kontrolle erfordern, wie die Studie feststellt.

"Diese Ergebnisse sind überzeugend, weil sie das bestätigen, was wir bei unseren neuropsychologischen Tests gesehen haben, nämlich, dass Organophosphate das Gehirn beeinflussen", sagt die Hauptautorin Sharon Sagiv, außerordentliche Professorin für Epidemiologie an der University of California in Berkeley.

Die Jugendlichen waren Teil des Zentrums für die Beurteilung der Gesundheit von Müttern und Kindern in Salinas (CHAMACOS), einer Längsschnittstudie zur Untersuchung der Auswirkungen von Pestizide und andere Umweltgifte auf die kindliche Entwicklung. Die Forscher haben die Studie vor mehr als 20 Jahren initiiert. Die Studie hat zuvor eine vorgeburtliche Organophosphatexposition mit Aufmerksamkeitsproblemen und einem niedrigeren IQ bei Kindern eingefärbt.

Für die aktuelle Studie verwendeten die Forscher fNIRS, um die Gehirnaktivierung zu messen, während Jugendliche im Alter von 15 bis 17 eine Vielzahl von Aufgaben wahrnahmen, die Führungsfunktionen, Aufmerksamkeit, soziale Kognition und Sprachverständnis erforderten.

Die fNIRS-Technik verwendet Infrarotlicht, um den Blutfluss in den äußeren Regionen oder im Kortex des Gehirns zu überwachen. Es bietet ähnliche Informationen wie die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), benötigt jedoch nur eine kleine Kappe mit Infrarotlichtquellen anstelle einer massiven MRT-Röhre und ist daher eine erschwinglichere und tragbarere Wahl für Forschungsstudien.

Die Forscher verwendeten auch Daten aus dem California Pesticide Use Reporting-Programm, das dokumentiert, wann und wo landwirtschaftliche Pestizide versprüht werden, um die räumliche Nähe zur Anwendung von Organophosphat während der Schwangerschaft abzuschätzen.

Sie stellten fest, dass Jugendliche mit einer höheren pränatalen Organophosphatexposition bei Aufgaben, die die kognitive Flexibilität und das visuelle Arbeitsgedächtnis testen, eine geringere Durchblutung der Frontalrinde aufwiesen und bei Tests des sprachlichen Arbeitsgedächtnisses eine stärkere Durchblutung der parietalen und temporalen Lappen aufwiesen.

„Mit fNIRS und anderen bildgebenden Verfahren können wir die möglichen Auswirkungen der Exposition von Organophosphat auf das Gehirn direkter erkennen und es reagiert möglicherweise empfindlicher auf neurologische Defizite als kognitive Tests“, sagt die Senior-Autorin Brenda Eskenazi, Professorin an der Graduate School der UC Berkeley.

Die Forscher wissen wenig über die Beziehung zwischen Pestizidexposition und Gehirn, daher ist nicht klar, warum die Organophosphatexposition bei einigen Aufgaben mit einer geringeren Gehirnaktivität und bei anderen mit einer höheren Gehirnaktivität verbunden ist.

Forscher haben jedoch ähnliche Muster bei anderen Erkrankungen des Gehirns beobachtet, einschließlich Typ-1-Diabetes, Parkinson und Alzheimer, sagt der Koautor Allan L. Reiss, Professor für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften und Professor für Radiologie an der Stanford University.

"Das Gehirn hat eine bemerkenswerte Fähigkeit, Ausgleichsmechanismen zu nutzen, um langfristigen Beleidigungen entgegenzuwirken", sagt Reiss. „Eine höhere Aktivierung kann die Rekrutierung und Nutzung zusätzlicher neuronaler Ressourcen bedeuten, um funktionelle Ineffizienz im Zusammenhang mit einer langfristigen Beleidigung zu beheben, und eine niedrigere Aktivierung könnte dann mit dem eventuellen Versagen der Rekrutierung dieser Ressourcen zusammenhängen, nachdem eine anhaltende Exposition oder Krankheit das Gehirn erschöpft Möglichkeit, kompensatorische Antworten online zu stellen. “

In Zukunft plant das Team, die Gehirnbildgebungsexperimente an mehr als 500 anderen Teilnehmern der CHAMACOS-Studie zu wiederholen, um zu testen, ob die Assoziationen stimmen.

Weitere Koautoren kommen von UC Berkeley und Stanford. Die National Institutes of Health; die US Environmental Protection Agency; das Stanford Maternal and Child Health Institute; und ein Geschenk der Albert Yu und Mary Bechmann Foundation unterstützte die Arbeit.

Quelle: UC Berkeley


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