Wpływ zanieczyszczenia powietrza, ekspozycji na tereny zielone oraz niebieskie na miary strukturalne rozwoju mózgu u dzieci w wieku szkolnym

Abstract

Istniejące badania epidemiologiczne wykazały, że obecność przyrody w środowiku może mieć pozytywny wpływ na zdrowie psychiczne i fizyczne u ludzi. Łagodzenie potencjalnych szkód wywołanych przez ekspozycję na zanieczyszczenie powietrza to często rozważana droga, na której przyroda może oddziaływać na zdrowie człowieka. Niedawno pojawił się nowy odłam epidemiologii środowiskowej, który używa metod neuroobrazowania by ustalić możliwe zmiany wewnątrz mózgu w związku z ekspozycją na przyrodę. Ponieważ wielkości efektu ekspozycji środowiskowych są relatywnie małe, poprzednie badania używały metod analizy pojedyńczych wokseli by zyskać na sile statystycznej. Wyniki tych badań sugerują, że ekspozycja na przyrodę ma związek ze zwiększoną objętością istoty szarej w obrębie niektórych obszarów mózgu. Jednakże, replikowalność badań, które stosują podejście pojedynczych wokseli, jest ograniczona. W niniejszym badaniu wykorzystano dokładnie przemyślany projekt badania rodzaju case-control (ADHD vs rozwój neurotypowy), dużą próbę badawczą oraz pomiary środowiskowe wysokiej jakości, by zbadać interakcję między przyrodą, zanieczyszczeniem powietrza a mózgiem. Podejście atlasowe zostało wykorzystane żeby przeanalizować dane strukturalne (T1-ważone) pochodzące z obrazowania metodą rezonansu magnetycznego. Pomiary współczesnej ekspozycji dzieci w wieku 10-13 (N=208) na tereny zielone oraz niebieskie zostały użyte jako predyktory dla grubości korowej w obraszach mózgu wybranych a priori. Najnowocześniejsze metody analizy mediacji zostały użyte aby zgłębić rozumienie roli zanieczyszczenia powietrza w kontekście wpływu przyrody na mózg. Wyniki wskazały brak znaczącego związku pomiędzy obecnością przyrody a grubością korową w badanej próbie. Dodatkowo, zanieczyszczenie powietrza nie było mediatorem tych oddziaływań. Wyniki zerowe wskazują na to, że możliwe efekty środowiska mogą być zbyt małe by znacząco zmieniać grubość korową całych obszarów mózgowych. Więcej siły statystycznej może być potrzebne, by w wiarygodny sposób badać te efekty za pomocą podejścia atlasowego.Existing epidemiological studies have indicated that the availability of nature in the environment may have a positive effect on one’s mental and physical health. Mitigation of possible harm caused by exposure to air pollution is a commonly considered pathway by which nature impacts our health. Recently, a new branch of environmental epidemiology has emerged that uses neuroimaging methods to establish possible changes within the brain due to exposure to nature. Since the effect sizes of environmental exposures are relatively small, previous studies used a single-voxel analysis approach to gain statistical power. The results of these studies suggest that exposure to nature was related to increased gray matter volume in several areas of the brain. However, the replicability of results from a voxel-based approach is limited. The current study leveraged its comprehensive case-control study sample (ADHD vs neurotypical), and high-quality environmental measures to investigate the interplay between nature and air pollution on the brain. The Atlas-based approach was used to analyze the structural magnetic resonance imaging data (T1 weighted). Measures of contemporary exposure to greenspace and bluespace were utilized in children aged 10-13 years (N = 208) as predictors of cortical thickness in a priori selected areas of the brain. State-of-the-art mediation analysis was employed to further explore the role of exposure to air pollution in the context of the effects of nature on the brain. The results did not indicate significant associations between the availability of nature and cortical thickness in the studied sample. Additionally, air pollution did not appear to be on the pathway between nature and cortical thickness. Null findings indicate that possible effects of the environment may be too small to significantly impact the cortical thickness of entire areas. More statistical power may be required to reliably investigate such effects when using an atlas-based MRI preprocessing approach