Da pol-forskerne kom hjem, hadde et område i hjernen deres krympet med i gjennomsnitt 7 prosent.
Ni personer som jobbet i 14 måneder på Antarktis sa seg villige til å bli forsket på.
De oppholdt seg på en enslig tysk forskningsstasjon, Neumayer III, drevet av Alfred Wegener Institute.
Der nede hadde de nærmest ingen kontakt med omverdenen i over et år. I vintermånedene er det stort sett mørkt hele tiden og temperaturen kryper ned til 50 minus. De ni bodde under samme tak og så de samme omgivelsene hver dag.
– Det er veldig spennende å se den hvite ørkenen i begynnelsen. Men så er alltid det samme, sier Alexander Stahn ved Charité’s Institute of Physiology til Science News.
Han har ledet studien der målet var å finne ut mer om hvordan et ekstremt miljø påvirker hjernen. Resultatene er publisert i tidsskriftet The New England Journal of Medicine.
Tok bilder av hjernen før og etter
Alexander Stahn og teamet tok MR-bilder av deltakernes hjerner før de dro til forskningsstasjonen. Etter 14 måneder ble det tatt nye bilder.
Deltakerne gjennomførte kognitive tester flere ganger i løpet av oppholdet. Det ble også tatt blodprøver underveis.
For å ha noe å sammenligne med gjennomførte forskerne samme prosedyre med ni kontrollpersoner som matchet polfarene i alder, kjønn og opprinnelig hjernestørrelse.
Hele hjernen krympet litt
Det så ut til at ødemarken satt sitt preg på polfarernes hjerner.
Hjernemålingene viste at hele hjernen deres hadde krympet litt etter oppholdet. Spesielt i ett område var nedgangen betydelig: i dentate gyrus i hippocampus.
Hippocampus er viktig for hukommelse, minnedannelse og romlig orientering.
Området hadde i gjennomsnitt krympet 7 prosent hos polfarerne. Dette samsvarte med nedgangen av et bestemt protein, BDNF. Det er viktig for vekst av nerveceller, koblinger mellom hjerneceller og blant annet langtidshukommelse.
Nivået av proteinet var blitt lavere hos deltakerne etter tre måneder, og hadde ikke kommet opp på normalt nivå en og en halv måned etter oppholdet.
Gjorde det ikke like bra på tester
Kontrollgruppen gjorde det bedre på de kognitive testene etterhvert på grunn av læringseffekten. Polfarerene gjorde det ikke like bra, spesielt på to typer tester: de som målte spatiale evner og selektiv oppmerksomhet.
Spatiale evner handler om å kunne skape seg et mentalt bilde med romlige forhold. Et typisk eksempel fra IQ-tester er å se for seg hvordan en figur vil se ut om den roterer. Selektiv oppmerksomhet handler om å kunne konsentrere seg og ignorere irrelevant informasjon.
Ligner det man har sett hos mus
Deltakerne ble altså litt mindre klare i toppen under oppholdet.
Forskerne skriver at endringene i hjernen ligner det man tidligere har sett hos mus som lever i bur med lite stimuli og sosial kontakt.
De tror det monotone miljøet deltakerne levde under kan ha ledet til endringene i hjernen. De legger til at resultatene må tolkes med forsiktighet på grunn av få deltakere.
Hva med fanger i isolasjon?
Menno Witter er hjerneforsker og professor ved Kavliinstitutt for nevrovitenskap, NTNU. Han har lest studien og synes den er et interessant forsøk på å se hvordan sosial isolasjon påvirker mennesker.
– Men isolasjonen er langt ifra komplett, så en interessant sammenligning ville være å studere slike endringer hos for eksempel innsatte i fengsel i isolasjon. Hvis den nåværende studien er prediktiv, så skal effekten være enda tydeligere i komplett isolasjon, skriver Witter på epost til forskning.no.
Han skriver at endringene i dentate gyrus i hippocampus er signifikante.
– Problemet er hvordan man skal tolke dette. Volum-målinger er vanskelig å tolke fordi det kan bety endringer i antallet nerveceller, nivået av koblinger, blodåredannelse, for å nevne noen få parametere.
Det at volumreduksjonen hadde sammenheng med dårligere prestasjoner på noen av de kognitive målene, tyder riktignok på at prosessen er relevant, skriver han videre.
Gir ikke nok bevis
Han sier at studiedesignet har flere variabler som ikke kontrolleres for.
Skyldes endringene sosial isolasjon? Det er ikke sikkert, siden deltakerne tross alt hadde hverandre. Kan det handle om kjedsomhet? Det kan hende, men deltakerne var på en forskningsstasjon og hadde oppgaver som skulle utføres. Kan resultatene ha noe med klima- eller lysforholdene å gjøre? Akkurat hva som gjorde at hjernen krympet er ikke så lett å si. Kanskje var det en kombinasjon av mange forhold, det gir ikke studien noe svar på.
– Dette en studie som peker på muligens interessante observasjoner. Men den gir etter mitt syn ikke nok bevis for at sosial eller miljømessig isolasjon resulterer i endringer i hjernens arkitektur, eller endringer i den biokjemiske signaliseringen i hjernen. Den indikerer bare at mangel på stimuli er relevant å studere mer detaljert, sier Witter.
Dette er også noe forskerne selv skriver, tilføyer han.
Vanlig å oppleve konsentrasjonsvansker og nedstemthet
Gro Mjeldheim Sandal er professor ved Institutt for samfunnspsykologi, Universitetet i Bergen. Hun forsker på psykologiske og sosiale reaksjoner under lange opphold i såkalte ekstreme miljøer, slik som polekspedisjoner og romfart.
– Vi har lenge visst at besetninger som overvintrer på Antarktis utsettes for vesentlig stress blant annet knyttet til isolasjon, trangboddhet, monotoni og sosiale spenninger, skriver Mjeldheim Sandal på epost til forskning.no.
Hun forteller at ganske mange opplever lettere psykiske plager slik som nedstemthet, irritabilitet og søvnvansker under slike opphold. Mange merker også at de får konsentrasjonsvansker og svekket hukommelse.
– Derfor er det interessant at forskerne finner en redusert tetthet i den grå substansen i hippocampus, et område i hjernen som nettopp spiller en sentral rolle i hukommelse og læring, skriver Mjeldheim Sandal.
Hun synes det hadde vært spennende om forskerne også hadde gitt tester som mer direkte måler hukommelse.
– Jeg håper at forskerne følger opp denne studien og følger opp deltakerne over en lenger tidsperioden etter hjemkomst, slik at man også kunne få svar på om endringene er permanente eller lar seg reversere.