Relatie prenatale blootstelling aan pesticiden en veranderingen in de hersenactiviteit tieners

Deze studie is één van de eerste die geavanceerde hersenscans gebruikt om de invloed van blootstelling aan chemicaliën op de hersenen te onderzoeken.

Organofosfaten behoren tot de meest gebruikte klassen van pesticiden in de Verenigde Staten, ondanks het toenemende bewijs dat prenatale blootstelling aan deze chemicaliën verbonden wordt met slechtere cognitie en gedragsproblemen bij kinderen.

Een nieuwe studie onder leiding van de Universiteit van Californië, Berkeley, is één van de eersten die geavanceerde hersenbeeldvorming gebruikt om te laten zien hoe blootstelling aan deze chemicaliën in de baarmoeder invloed heeft op de hersenactiviteit.

De studie, die deze week verscheen in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences, gebruikte functionele near-infrarood beeldvorming (fNIRS) om de bloedstroom te monitoren in de hersenen van 95 tieners opgegroeid in de Salinas Valley in Californië, waar het sproeien van deze pesticiden veel voorkomt.

In vergelijking met hun leeftijdsgenoten vertoonden de tieners met hogere niveaus van prenatale blootstelling aan organofosfaten een veranderde hersenactiviteit tijdens het uitvoeren van taken die uitvoerende controle vereisten.

"Deze resultaten zijn overtuigend, omdat ze ondersteunen wat we hebben gezien met onze neuropsychologische testen, nl. dat organofosfaten impact hebben op de hersenen," zei Sharon Sagiv, universitair hoofddocent epidemiologie aan UC Berkeley en hoofdauteur van de studie.

De tieners maakten deel uit van het Centre for the Health Assessment of Mothers and Children of Salinas (CHAMACOS), een longitudinale studie die onderzoek verricht naar de effecten van pesticiden en andere milieutoxines op de ontwikkeling van kinderen. De studie werd geïnitieerd door UC Berkeley onderzoekers meer dan 20 jaar geleden. Eerder CHAMACOS-werk koppelde prenatale blootstelling aan organofosfaat met aandachtsproblemen en lager IQ bij kinderen.

In de huidige studie gebruikten de onderzoekers fNIRS om de hersenactiviteit te meten terwijl de tieners tussen 15 en 17 jaar bezig waren met verschillende taken die uitvoerende functies, aandacht, sociale cognitie en taalbegrip vereisten.

De fNIRS-techniek maakt gebruik van infraroodlicht om de bloedstroom in het bloed te controleren in de buitenste gebieden, of cortex, van de hersenen. Het biedt vergelijkbare informatie als functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI), maar vereist alleen een kleine infrarood lichtbron in plaats van een massieve MRI-buis, waardoor het een betaalbaardere methode is voor onderzoek.

De onderzoekers gebruikten ook gegevens van het California Pesticide Use Rapporting programma, dat documenteert wanneer en waar landbouw pesticiden worden bespoten, om de residentiële nabijheid van organofostaat in te schatten tijdens de zwangerschap van de betrokken moeders.

Ze ontdekten dat tieners met een hogere prenatale blootstelling aan organofosfaat minder bloedtoevoer hadden naar de frontale cortex bij taken die cognitieve flexibiliteit en visueel werkgeheugen testen, en dat ze meer bloedtoevoer hadden naar de pariëtale en temporale lobben tijdens tests van het taal werkgeheugen.

"Met fNIRS en andere neuroimaging zien we directer de mogelijke invloed van blootstelling aan organofosfaat op de hersenen," zei Brenda Eskenazi, professor aan de Graduate School aan UC Berkeley en hoofdauteur van de studie.

Er is weinig bekend over de relatie tussen blootstelling aan pesticiden en de hersenen; het is niet duidelijk waarom blootstelling aan organofosfaat geassocieerd is met lagere hersenactiviteit voor sommige taken en hogere hersenactiviteit voor andere.

Soortgelijke patronen zijn echter ook waargenomen in andere omstandigheden die de hersenen beïnvloeden, waaronder diabetes type 1, Parkinson en Alzheimer, zei Allan L. Reiss, professor van Howard C. Robbins Psychiatrie en gedragswetenschappen en hoogleraar radiologie aan de Stanford University en co-auteur.

"De hersenen hebben een opmerkelijk vermogen om compensatiemechanismen te gebruiken om langdurige bedreigingen te weren," zei Reiss. "Hogere activering kan worden verbonden aan het gebruik van extra neurale middelen om functionele inefficiëntie gerelateerd aan een langdurige bedreiging te adresseren en lagere activering zou dan kunnen worden gerelateerd aan het uiteindelijke niet aanspreken van deze middelen na voortdurende blootstelling. "

In de toekomst is het team van plan de experimenten met hersenbeeldvorming te herhalen op meer dan 500 andere deelnemers aan het CHAMACOS-onderzoek om te testen of de resultaten stand houden.

Vertaling: Andre Teirlinck

September 2019