Fără oxigen, creierul cedează repede. Neuronii au nevoie de oxigen ca să producă energie, iar în lipsa lui pot începe să moară în câteva minute. Urmează rapid convulsiile, pierderea cunoștinței și, în cazurile cele mai grave, moartea.
O regiune în formă de căluț de mare, numită hipocamp, este deosebit de vulnerabilă la hipoxie, cum se numește această lipsă de oxigen. Hipocampul are un rol esențial în formarea și păstrarea amintirilor, dar și în capacitatea noastră de a ne orienta în lumea fizică.
Și totuși, există oameni care se expun la hipoxie de bunăvoie, iar și iar. Sunt scafandrii în apnee (cei care fac scufundări libere, fără dispozitive de oxigen), practicanții unui sport extrem în care își țin respirația câteva minute la rând în timp ce se scufundă în ape adânci. Recordul în acest domeniu îi aparține croatului Vitomir Maričić, care și-a ținut respirația pe fundul unei piscine de scufundări timp de uimitoarele 29 de minute și 3 secunde. Surprinzător, acești sportivi nu par să aibă problemele de memorie la care ne-am aștepta după episoade repetate de hipoxie.
O echipă condusă de cercetătoarea în neuroștiințe Julia Micaux, de la Universitatea Paris-Saclay, ar fi găsit acum explicația. Cercetătorii au urmărit prin imagistică cerebrală 17 apneiști pe parcursul a șapte luni de antrenament și au observat cum se reorganizează tiparele de comunicare din creierul fiecăruia, în sistemele de saliență, frontoparietal, senzoriomotor, vizual și cerebelos.
„Aceste descoperiri sugerează că hipoxia voluntară repetată în timpul antrenamentului de scufundare în apnee este asociată cu o reorganizare funcțională selectivă a hipocampului și a rețelelor cerebrale la scară largă. Acest tipar ar putea reflecta neuroplasticitatea adaptativă legată de păstrarea memoriei episodice în condiții de expunere intermitentă la hipoxie”, au scris cercetătorii într-un preprint publicat pe serverul bioRxiv, care nu a trecut încă prin evaluarea inter pares.
Hipoxia lovește tocmai procesele de care depinde memoria
Hipocampul e atât de sensibil la hipoxie pentru că are nevoie de multă energie. Studiile au arătat că lipsa oxigenului poate interfera cu neurogeneza, procesul prin care se formează neuroni noi, și cu plasticitatea sinaptică, adică cu capacitatea conexiunilor dintre neuroni de a se adapta când condițiile se schimbă. Ambele procese sunt importante pentru învățare și memorie. Nu e o surpriză, probabil, că hipoxia a fost asociată și cu probleme de memorie și de atenție, dar și ale altor funcții cognitive.
Studiile mai vechi pe apneiști nu au găsit însă niciun semn de afectare cognitivă asociată cu hipoxia clinică. Intrigați, Micaux și colegii ei au început să studieze creierul și cogniția acestor sportivi. Într-o lucrare anterioară, publicată în 2025, au constatat că hipocampul rămăsese intact din punct de vedere structural și că memoria episodică nu era afectată. Rezultatul le-a sugerat că ar putea avea loc un proces adaptativ.
Cum exercițiul fizic este asociat în mod constant cu reorganizarea rețelelor cerebrale la scară largă, echipa a decis să urmărească mai atent ce se schimbă în timp în creierul scafandrilor.
Scanări înainte și după șapte luni de antrenament
Cercetătorii au recrutat 17 scafandri în apnee recreativi, cu experiență, toți bărbați cu vârste cuprinse între 27 și 55 de ani, care au urmat timp de șapte luni un program standardizat de antrenament. Grupul de control a cuprins 20 de bărbați de vârste și medii similare, care nu practicau scufundările în apnee. Un detaliu important: nu erau sedentari. Făceau în jur de cinci ore de exerciții aerobice pe săptămână, un volum comparabil cu antrenamentul apneiștilor.
Înainte și după cele 7 luni, scafandrii au fost examinați prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI), pentru a li se măsura conectivitatea funcțională: tiparele de activitate sincronizată care pot arăta ce regiuni ale creierului colaborează.
Cercetătorii au vrut să vadă ce se întâmplă în creier atât în timpul respirației normale, cât și în timpul apneei propriu-zise. La fiecare scanare, participanții au parcurs patru runde de până la două minute de apnee, urmate de câte 90 de secunde de respirație normală. Așa au putut compara conectivitatea cerebrală în timpul reținerii respirației și după ea, apoi urmări cum s-au schimbat aceste tipare după 7 luni de antrenament.
Apneiștii au dat și un test de memorie episodică. Li s-au arătat combinații de locuri și gesturi, iar după 15 minute au trebuit să deosebească combinațiile identice cu cele văzute de cele asemănătoare și de cele complet noi. Astfel, cercetătorii au putut analiza nu doar schimbările de conectivitate, ci și dacă acestea erau asociate cu performanța memoriei.
Legături mai puternice cu cerebelul, mai slabe cu zonele senzoriomotorii
Schimbări au existat, și nu au fost minore. După 7 luni de antrenament, apneiștii aveau o conectivitate modificată în rețelele implicate în controlul cognitiv, atenție, procesarea senzorială și mișcare. Per ansamblu, conectivitatea dintre regiunile frontoparietale și rețelele senzoriomotorii, de saliență și vizuale a devenit mai puternică.
Hipocampul s-a comportat însă altfel. După antrenament, ambii hipocampi au arătat o conectivitate mai puternică cu cerebelul. Cerebelul e cunoscut mai ales pentru coordonarea mișcării, dar i se recunoaște tot mai des și un rol în funcții cognitive precum memoria.
În același timp, conectivitatea dintre hipocamp și regiunile senzoriomotorii s-a slăbit, mai ales cât timp scafandrii respirau normal. Cercetătorii cred că această combinație ar putea reflecta o reorientare: dinspre procesarea informațiilor senzoriale și motorii venite din exterior, spre procesele interne care ajută la păstrarea memoriei în fața solicitărilor fiziologice neobișnuite ale scufundării în apnee. Este ca și cum, în fața unui stres fizic extrem, creierul scafandrilor alege să dea mai încet volumul stimulilor veniți din exterior (precum presiunea apei și senzația de frig), redirecționându-și energia spre interior pentru a-și proteja amintirile prețioase.
Testele de memorie păreau să susțină această interpretare. După antrenament, apneiștii cu o conectivitate mai puternică între hipocampul stâng și cerebel tindeau să se descurce mai bine la deosebirea amintirilor asemănătoare și la identificarea celor complet noi. Cei cu o conectivitate mai slabă între hipocampul drept și regiunile senzoriomotorii tindeau, la rândul lor, să recunoască mai bine amintirile identice.
Luate împreună, rezultatele sugerează că hipoxia repetată este asociată cu modificări ale conexiunilor hipocampului cu alte regiuni ale creierului, modificări care ar putea contribui la menținerea funcției de memorie.
Limitele studiului: ce (încă) nu știm sigur
Studiul are totuși câteva limite. Un eșantion de doar 17 persoane nu este foarte mare, iar toți participanții erau bărbați. Apoi, deși apneiștii au fost scanați înainte și după antrenament, grupul de control a fost scanat o singură dată. Din acest motiv, nu se poate afirma cu certitudine că scufundarea în apnee a provocat ea însăși modificările.
Rezultatele rămân însă intrigante. Ele sugerează că hipoxia repetată și controlată poate afecta creierul cu totul altfel decât privarea involuntară de oxigen asociată cu bolile sau leziunile.
„Dincolo de sport, aceste descoperiri deschid căi de aplicare pentru intervenții terapeutice care vizează vulnerabilitatea hipocampului, cum ar fi în cazul îmbătrânirii, neurodegenerării sau al patologiilor legate de hipoxie, prin paradigme de antrenament hipoxic controlat concepute pentru a valorifica neuroplasticitatea adaptativă”, au concluzionat cercetătorii.
Paradoxal, tocmai un proces recunoscut pentru faptul că distruge rapid și violent memoria — deprivarea de oxigen — ar putea ascunde mecanismul prin care într-o zi vom învăța să o salvăm.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
O genă umană furată de un virus se comportă cum nu s-a mai văzut până acum
Oamenii de știință au aflat ce efecte are asupra corpului uman un post de 7 zile, doar cu apă
Superputerile lumii se întrec să ducă reactoare nucleare pe Lună
Bacteriile din intestin ar putea dezvălui cât de repede îmbătrânește creierul
