Entre el 2011 i el 2016 es desenvolupà el projecte Breath, encapçalat per Jordi Sunyer, cap del Programa d’Infància i Medi Ambient de l’Institut de Salut Global de Barcelona. Aquest projecte volia estudiar l’impacte de la contaminació atmosfèrica de les ciutats en el desenvolupament cognitiu dels infants. Aquest estudi es realitzà en estudiants de primària d’una quarantena d’escoles de Barcelona. Aquest mes de maig apareix publicat a la revista Environmental Health Perspectives un article derivat d’aquest projecte, on s’analitza l’associació entre l’exposició infantil a la pols fina en suspensió (PM2.5) i capacitats cognitives de memòria de treball i d’atenció. Les dades recollides corresponen a 2.221 infants barcelonins, per a cadascun dels quals s’estimà retrospectivament l’exposició a PM2.5 d’acord amb el seu lloc de residència durant la vida pre-natal i els primers set anys de vida post-natal. Es creuaren aquestes dades amb la puntuació que havien fet aquests infants cap als 8-9 anys (curs 2012-2013) en tests informàtics que avaluaven factors cognitius com la memòria de treball o la capacitat d’atenció. No és el primer estudi que troba una associació negativa entre l’exposició a la contaminació atmosfèrica i la capacitat cognitiva. Concretament, els investigadors del projecte Breathe troben associacions negatives entre l’exposició a PM2.5 en el cinquè i sisè any de vida i la puntuació assolida en memòria de treball als 8-9 anys. L’associació és molt més marcada en el sexe masculí.
Vista de Barcelona des del Parc Güell. La fotografia és del 2005, l’època en què naixien els infants inclosos el projecte Breathe
Desenvolupament cerebral d’infants en edat escolar i partícules ultrafines de la contaminació atmosfèrica
El Projecte BREATHE (2011-2016) fou finançat pel Consell Europeu de Recerca de la Comissió Europea (ERC-Advanced Grant 268479). L’investigador principal fou Jordi Sunyer, cap del Programa d’Infància i Ambient de l’Institut de Salut Global de Barcelona, investigador de l’Institut Hospital del Mar d’Investigacions Mèdiques i professor de la Universitat Pompeu Fabra. El seu grup de recerca participa en el Consorci de Recerca Biomèdica en Epidemiologia i Salut Pública (CIBERESP).
L’equip de BREATHE era integrat, a més, per Mònica Lopez Vicente, Ioar Rivas, Jordi Júlvez, Mar Álvarez-Pedrerol i Cecilia Persavento. En el desenvolupament posterior han treballat, també, dins del mateix grup, Xavier Basagaña, Marta Cirach, Elisabet Suades-González, Raquel Garcia-Esteban i Payam Dadvand. Els autors agraeixen Antoni Dalmau-Bueno l’ajut en l’estimació de l’exposició a la contaminació atmosfèrica. També tenen un reconeixement per a totes les famílies i les escoles que participaren en l’estudi.
La contaminació atmosfèrica és considerada un dels components fonamentals de l’exposoma, és a dir la suma d’exposicions ambientals que rep l’organisme. L’impacte de l’exposoma en l’anatomia, fisiologia i metabolisme de l’organisme és més gran i permanent en el període pre-natal i en els primers anys de vida post-natal. Això és particularment cert pel que fa a l’estructura i funció del cervell, el desenvolupament de les quals es concentra en aquesta etapa de la vida.
El projecte BREATHE posava especial èmfasi en la memòria de treball i en l’atenció, com a factors cognitius rellevants en l’aprenentatge, el raonament, la resolució de problemes o la comprensió lingüística. Encara que és cert que la memòria de treball continua a desenvolupar-se en l’edat adult, el gros del seu creixement es produeix durant la infantesa. L’atenció comença a desenvolupar-se en la infantesa, per bé que alguns dels seus components, com “la xarxa de conflicte” continuen a madurar fins a l’adolescència. La xarxa de conflicte contribueix a la detecció i resolució de conflictes, la detecció d’errors, la inhibició de resposta o la regulació de pensaments i sentiments.
Dins de la contaminació atmosfèrica, el projecte BREATHE se centrava en la pols en suspensió, i més concretament en les partícules que presenten un diàmetre aerodinàmic (per sota de 2,5 micres, PM2.5).
39 escoles de Barcelona
En el moment de l’enrolament, els participants de l’estudi eren infants de 7-10 anys. Foren recrutats a través de 39 escoles de Barcelona. Aquestes escoles eren representatives de la ciutat en termes d’índex de vulnerabilitat urbana (d’acord amb les dades del cens del 2011) i de nivells de contaminació atmosfèrica.
Les escoles convidaren a participar-hi a tots els alumnes de segon, tercer i quart de primària que no tenien necessitats especials. El nivell de resposta fou considerable, car un 59% dels cridats acceptà el convit (un total de 2897 infants). El consentiment informat el signaven els pares o tutors de cada infant. L’estudi havia estat aprovat pel Comitè Ètic de Recerca Clínica de l’IMIM-Parc de Salut Mar.
Els participants foren sotmesos a tests computeritzats: n-back test per a la memòria de treball i el ANT per a l’atenció. Cada participant realitzà quatre tests repetits, a intervals de tres mesos. Els tests tingueren lloc entre el gener del 2012 i el març del 2013.
En el test n-back, els alumnes participants havien de recordar la imatge que havien vist tres rondes (3-back), i hom mesurava la detectabilitat (d’), és a dir els encerts (restant-ne els errors).
En el test ANT, els participants havien d’indicar si el peix central d’una filera de cinc assenyalava a l’esquerra o a la dreta prement el botó corresponent. Cada test consistia en 16 tirades de prova i quatre blocs experimentals de 32 tirades cadascuna. La puntuació de conflicte s’obtenia calcular el temps medià de reacció (en mil·lisegons).
L’estimació de l’exposició a PM2.5 tenia una caràcter retrospectiu. L’adreça de residència era entrada en els models de regressió d’ús del sòl que desenvolupà per a Barcelona el projecte ESCAPE (2008-2012). Aquests models aprofitaven sèries de mesura de contaminants atmosfèrics que cobrien nombroses localitzacions durant llargs períodes temporals, i les relacionaven amb la densitat i volum de trànsit i la densitat de població. Per a cada participant es construí una història d’exposicions a PM2.5 des del període prenatal fins al setè aniversari. Es tenien en compte les adreces de residència que havien indicat els pares en els qüestionaris.
Dels 2.897 participants, no obstant, no es pogué reconstruir un historial d’exposicions per a 676, és a dir pel 24%. Era el cas d’infants adoptats, d’infants que havien viscut fora de Barcelona, etc.
En un estudi d’aquestes característiques és molt important no oblidar les co-variables que puguin influir en l’associació que es vol investigar. Els pares i tutors dels participants havien d’omplir qüestionaris sobre factors sociodemogràfics (edat, sexe, educació i ocupació parentals, estat marital dels pares, origen familiar, historial de residència) i el qüestionari de fortaleses i dificultats (SDQ). Els professors reportaven de cada participant sobre els 18 símptomes del trastorn de dèficit d’atenció i hiperactivitat. Dels 2.221 infants inclosos en l’estudi, l’edat mitjana era de 8,5 anys; n’hi havia 1.088 noies i 1.1133 nois. El 90% de les mares declaraven no haver fumat durant la gestació. El 90% dels participants havien nascut amb un pes superior als 2,5 kg, i el 92% ho havien fet després de la 37a setmana de gestació. El 84% dels participants havien rebut lactància materna. El 60% de les mares participants tenien un nivell educatiu universitari. Un 10% dels participants mostraven símptomes de trastorn de dèficit d’atenció. La puntuació en el test de memòria de treball era de mitjana 1,21; en el test d’atenció la mitjana era de 269 ms i en la puntuació de conflicte de 62 ms. La concentració mitjana d’exposició a PM2.5 era de 16,5 µg·m-3.
L’exclusió del 24% dels participants en aquesta anàlisi feia necessari un estudi estatístic sobre els possibles biaixos que se’n podrien derivar.
El modelatge dels efectes de l’exposició PM2.5 sobre les puntuacions cognitives s’estructurava en diferents finestres temporals (exposició prenatal i exposició de cadascun dels set primers anys de vida postnatal). En el model es comptaren també com a covariables l’edat en la realització dels tests, el sexe, l’educació materna i el nivell socioeconòmic del barri de residència.
Contaminació atmosfèrica i resultats cognitius
L’exclusió del 24% dels participants de l’estudi no afectava ni l’edat ni el sexe. Els infants exclosos, però, presentaven una pitjor memòria de treball i una menor capacitat d’atenció, encara que la puntuació en la xarxa de conflictes era semblant. Els infants exclosos, en termes mitjans, procedien d’àrees residencials amb un menor nivell socioeconòmic. Cal no oblidar que dels infants exclosos, gairebé la meitat són d’origen estranger.
En els participants inclosos es registrava un patró constant d’associacions negatives entre un augment del rang interquartílic d’exposició a PM2.5 i els resultats obtinguts en els tests cognitius de memòria i atenció. Les associacions més fortes es trobaven en el cinquè i sisè any de vida.
Aquestes associacions negatives presenten una divergència quant al sexe. Mentre que entre els nois una major exposició a PM2.5 s’associa amb una menor memòria de treball, entre les noies no s’hi veu aquesta associació.
La manca d’atenció, però, no s’associava amb exposicions elevades a PM2.5 ni en nois ni en noies.
Una baixa puntuació en el test de conflicte s’associava amb exposicions a PM2.5 a partir del quart any de vida, però no pas en les etapes anteriors.
Els models lineals permetien estimar un efecte acumulatiu per a una exposició de 10 µg·m-3 de PM2.5 de -19,5 punts en el test de memòria de treball, i de 11,31 ms en la xarxa de conflicte. Aquests efectes en nois són de -32,45 punts en el test de memòria de treball; mentre que en noies no s’observa efecte sobre aquest mateix test.
Les implicacions d’aquesta associació
La memòria de treball s’associa amb la maduració dels lòbuls frontals del cervell, procés que té lloc des del període prenatal fins entrada l’adolescència. En el període fetal es formen les estructures i la connectivitat (formació de sinapsis entre neurones, mielinació dels axons). Entre els 7 i 9 anys de vida postnatal hi ha un ràpid creixement de connectivitat en els lòbuls frontals. Aquesta temporalitat seria la que explicaria l’associació trobada en el projecte Breathe, i que també és vàlida per a altres contaminants (carboni elemental, NO2).
L’atenció es desenvolupa en un marc temporal anterior a la pròpia memòria de treball, però en ella cal distingir diferents components (alerta, orientació, xarxa de conflicte). En el projecte Breathe es va observar que pics d’exposició aguda a NO2 i carboni elemental s’associen a una menor atenció.
El mecanisme d’acció que explicaria l’efecte detrimental de contaminants atmosfèrics sobre el desenvolupament cognitiu és matèria debatuda. Hom ha proposat que aquests contaminants actuen a través de la disrupció endocrina, de la genotoxicitat, de la inflamació sistèmica o de l’estrès oxidatiu. Alguns d’aquests mecanismes explicarien per què l’impacte de les exposicions a PM2.5 sobre la memòria de treball és més notable en nois que en noies. Per exemple, els estrògens podrien tindre un efecte antiinflamatori que pal·liés l’efecte de PM2.5 en noies. En un altre sentit, es recorda que en el cromosoma X hi ha una sobrerepresentació de gens vinculats a processos cognitius (dels 800 gens que codifiquen proteïnes d’aquest cromosoma, 500 s’expressen en el cervell): d’aquesta manera un efecte genotòxic de PM2.5 afectaria més el sexe heterogamètic (monosòmic per al cromosoma X) que no pas el sexe homogamètic.
Per a Rivas et al. el més rellevant és que aquest estudi mostra com l’exposició a contaminants atmosfèrics durant la infantesa afecta l’assoliment de tot el potencial de neurodesenvolupament. Socialment, això comporta “una disminució del capital mental”.
Lligams:
– Association between Early Life Exposure to Air Pollution and Working Memory and Attention. Ioar Rivas, Xavier Basagaña, Marta Cirach, Mónica López-Vicente, Elisabet Suades-González, Raquel Garcia-Esteban, Mar Álvarez-Pedrerol, Payam Dadvand, Jordi Sunyer. Environmental Health Perspectives 127:57002 (2019).
Des de la Mediterrània 