Delo, Znanost - Dr. Simon Brezovar: Zdravstvene težave visoko zgoraj - Kaže, da se možgani trudijo ohranjati predvsem »organizacijske« predele in manj kognitivne
Zaradi vse večje dostopnosti velikih višin širokemu krogu ljudi je pomembno poznavanje odnosa med nadmorsko višino ter fiziološkimi spremembami, saj nam to omogoča učinkovitejše zdravljenje višinske bolezni, oziroma še pomembneje, delo na preventivi.
Marsikdo izmed nas, ki mu je bilo dano gibati se po terenih na veliki nadmorski višini, se je gotovo že srečal z občutkom splošne upočasnjenosti in večje zadihanosti. Neredko se ob tem pojavita še glavobol in slabost. Na nadmorskih višinah, ki ne dosegajo ekstremnih vrednosti, so ob kolikor toliko ustrezni aklimatizaciji to najpogostejši simptomi, ki jih bomo občutili, po nekaj dneh pa bodo zaradi različnih fizioloških (prilagoditvenih) procesov težave izzvenele. Na ekstremnih nadmorskih višinah pa se simptomi stopnjujejo. Pojavijo se lahko suh kašelj, povišana temperatura, vse bolj plitvo dihanje, hud glavobol in slabost, nestabilna hoja in v skrajnem primeru izguba zavesti. Te simptome lahko v skrajni obliki spremljajo tudi strukturne telesne spremembe, bodisi v obliki pljučnega ali možganskega edema. Po drugi strani pa blažji simptomi, ki smo jih navedli na začetku, sodijo v sindrom, označen s terminom akutna višinska bolezen.
Danes postajajo velike nadmorske višine zaradi komercialnih višinskih trekingov dostopne vse širšemu krogu ljudi. Ni nam treba preživeti ravno veliko časa na medmrežju, da postanemo člani komercialne odprave na Elbrus, Kilimandžaro ali Aconcaguo. Tudi »izleti« na osemtisočake so v zadnjem času dostopni vse več ljudem. Marsikdo je verjetno že videl fotografije, ki prikazujejo »avtocesto« na Mount Everest.
Nadmorska višina in možgani
Čeprav je uspelo znanstvenikom v zadnjem času odgovoriti na številna vprašanja o vplivu daljše izpostavljenosti velikim nadmorskim višinam na človeški organizem, pa je odgovor na vprašanje, kako delujejo na veliki nadmorski višini možgani ter z njimi povezani psihični procesi, še vedno zavit v tančico skrivnosti. To je zanimivo, saj gre vendarle za organ, ki je ne le najbolj dovzeten za vpliv hipoksije (zmanjšana količina kisika), temveč je v izrednih okoliščinah tudi ključno »orodje« za ohranjanje pozornosti ter njeno usmerjanje na prave dražljaje oziroma sprejemanje pravilnih odločitev. Prav slednje pa je dostikrat ključno za varno gibanje po visokih in zahtevnih terenih.
Čeprav so človeški možgani razmeroma majhni (predstavljajo le 2 odstotka človekove teže), pa prejmejo od srca približno 15 odstotkov vse krvi oziroma 20 odstotkov celotnega kisika. Že kratkotrajna motena preskrba s kisikom lahko povzroči trajne poškodbe možganov ter njihovih funkcij. Redke raziskave, ki so proučevale odnos med dolgotrajnim bivanjem na veliki nadmorski višini in možganskimi/psihičnimi spremembami, so pokazale, da v takem okolju nastajajo strukturne in funkcijske spremembe v možganih ter različne spremembe v kognitivnem delovanju. Kljub temu pa pretekle raziskave niso zadovoljivo pojasnile, zakaj se na velikih nadmorskih višinah psihične spremembe pravzaprav pojavijo. To vrzel na področju višinske fiziologije smo želeli zapolniti z našo raziskavo.
Izvedba in izsledki raziskave
Namen naše raziskave je bil torej preveriti, zakaj pride na veliki nadmorski višini do kognitivnih in možganskih sprememb. Poleg tega smo želeli še bolj natančno proučiti, kako delujejo na veliki nadmorski višini možganski procesi, povezani s pozornostjo. Pozornost je ena najbolj osnovnih kognitivnih komponent, ki nam omogoča osredotočiti se na neki dražljaj, hkrati pa ignorirati moteče dejavnike v okolju. Je osnova za ustrezno delovanje vseh višjih kognitivnih procesov (spomin, sprejemanje odločitev), še posebej pomembno vlogo pa igra v izrednih okoljih, kjer imajo lahko napačne odločitve resne posledice za posameznika.
Organizirali smo dve visokogorski odpravi, eno na najvišjo točko Evrope, kavkaški Elbrus (5642 m), drugo pa na kitajski sedemtisočak Muztagh Ata (7546 m). Na obeh smo na vseh udeležencih opravljali sistematične meritve možganske aktivnosti med izvajanjem nalog pozornosti pred odpravo, na odpravi in po njej. Tako smo lahko preverjali, kako delujejo možgani na veliki višini in tudi po vrnitvi na normalno nadmorsko višino. Možgansko aktivnost smo merili z elektroencefalogramom (EEG), ki nam omogoča merjenje električne aktivnosti živčnih celic, hkrati pa lahko preverjamo, kako je ta aktivnost povezana z našo kognitivno aktivnostjo; meritve smo opravili z EEG opremo, ki nam jo je dalo na voljo podjetje Brain Products. EEG je metoda z izjemno dobro časovno resolucijo in nam omogoča natančno sledenje dražljaju v možganih. Tako lahko na podlagi določenih možganskih valov z uporabo različnih nalog ocenimo, kako delujejo posamezni procesi v možganih.
Udeleženci odprave so reševali nalogo vidne pozornosti, pri kateri so se morali čim hitreje in natančneje odzvati na tarčni dražljaj, prikazan na računalniškem zaslonu. Poleg tega smo uporabili še dodatno nalogo, s katero smo želeli preveriti, ali nadmorska višina vpliva tudi na zgodnejše faze vidnega procesiranja. Višinske meritve so potekale v baznih taborih na višini 3900 m (Elbrus) oziroma 4500 m (Muztagh Ata), potem ko so bili udeleženci že nekaj časa izpostavljeni veliki nadmorski višini. Nižinske meritve pa so potekale v prostorih Univerzitetnega kliničnega centra Ljubljana.
Rezultati meritev so pokazali, da nadmorska višina vpliva že na zgodnje vidno procesiranje, kar se je kazalo v spremenjenih amplitudah električne aktivnosti v primarnih vidnih centrih možganov. Amplitude so bile na veliki višini v primerjavi z izhodiščnimi vrednostmi bistveno znižane. Poleg tega je bil odziv primarnih vidnih centrov na višini nekoliko počasnejši. Iz preteklih študij vemo, da so znižane amplitude in podaljšane latence zgodnjega procesiranja povezane z manj učinkovitim zgodnjim procesiranjem vidnih dražljajev in torej kažejo na motnje v delovanju možganov. Po odpravi so se hitrosti odzivanja vrnile na izhodiščne vrednosti, amplitude pa še mesec dni niso bile enake izhodiščnim.
Pri nalogi vidne pozornosti nismo opazili, da bi se udeleženci na višini odzivali počasneje ali manj natančno, ugotovili pa smo dve zanimivi spremembi na ravni delovanja možganov. V primerjavi z vsemi drugimi meritvami smo opazili znižano amplitudo P300 na posteriornih elektrodah (te merijo aktivnost zadnjega predela možganov) in zvišano amplitudo P300 na frontalnih elektrodah (te merijo aktivnost sprednjega predela možganov). Amplituda P300 pomeni pozitivni električni val v možganih, ki se pojavi približno 300 ms po pojavu dražljaja in je tesno povezan z našo kognitivno aktivnostjo. Znižanje te amplitude na posteriornih elektrodah najverjetneje kaže znižano učinkovitost kognitivnega procesiranja na veliki višini. Povečana frontalna amplituda pa bi lahko po drugi strani kazala poskus možganov, da v hipoksičnih razmerah zagotovijo drugim možganskim predelom ustrezne nadomestne vire, ki jim pomagajo čim bolj optimalno funkcionirati. Že dolgo je namreč znano, da opravljajo frontalna območja ključno organizacijsko in strateško vlogo in delujejo v vlogi nekakšnega dirigenta preostalim možganskim predelom.
Korak k boljši preventivi
Že pred časom sem poslušal zanimiv intervju z legendo slovenskega alpinizma Vikijem Grošljem. Novinar ga je med drugim prosil za komentar neke študije, v kateri so raziskovalci dognali, da naj bi dolgotrajno ukvarjanje z ekstremnim alpinizmom ubijalo nevrone. Grošelj mu je duhovito odgovoril z besedami legendarnega Reinholda Messnerja, ki je nekoč menda izjavil, da ne bi imel več nobene živčne celice, če bi bilo to res. Naša študija je pokazala, da so možgani vse prej kot imuni na vpliv velike nadmorske višine. Ta vpliva na njihove procese tako v zgodnjih kot poznejših fazah, nekateri vplivi pa se lahko kažejo tudi daljši čas po vrnitvi na normalno nadmorsko višino. Po drugi strani pa se očitno na veliki višini sprožijo v možganih nekateri obrambno-varovalni mehanizmi, ki težijo k zaščiti tistih možganskih predelov, ki se na pomanjkanje kisika slabše odzovejo.
V prihodnje bi bilo vsekakor zanimivo preveriti, kateri udeleženci visokogorskih odprav so bolj nagnjeni k spremembam v možganskem delovanju oziroma kateri so sposobni varovalne mehanizme učinkoviteje aktivirati. Takšne ugotovitve bi nam lahko omogočile tako delo na preventivi kot pri razvoju tehnik predpriprav za čim bolj varno gibanje na velikih nadmorskih višinah.
Dr. Simon Brezovar
Udeleženec odprave na Elbrus (3900 m) med merjenjem EEG aktivnosti pri izvajanju naloge zgodnjega vidnega procesiranja Foto Simon Brezovar
Slika 2.
»Ad hoc« laboratorij v baznem taboru pod Muztagh Ato na višini 4500 m. Udeležencem merimo EEG aktivnost med izvajanjem naloge vidne pozornosti.
Foto Simon Brezovar