Zanieczyszczenia powietrza to według definicji wszelkie skażenie powietrza przez szkodliwe dla zdrowia lub niebezpieczne z innych przyczyn substancje, bez względu na ich postać fizyczną. Za ich powstawanie odpowiada głównie przemysł i wzrost liczby ludności. Z tego powodu szczególnie narażone są na nie kraje rozwijające się. Państwem, które problem ten dotyka w największym stopniu, są Chiny i właśnie tam przeprowadzone zostały badania pokazujące wpływ zanieczyszczeń powietrza na funkcjonowanie poznawcze. Niestety także w Polsce, szczególnie w okresie jesienno-zimowym, często można usłyszeć o znacznie przekroczonych normach zanieczyszczeń powietrza.

Użyte wskaźniki

W badaniu naukowcy użyli wcześniej dostępnych publicznie informacji dotyczących jakości powietrza oraz funkcjonowania poznawczego.

China Family Panel Studies (CFPS) to podłużne badanie przeprowadzane w Chinach od 2010 roku obejmujące między innymi tematy związane ze zdrowiem, finansami, edukacją i kulturą. CFPS uwzględnia też test funkcjonowania poznawczego składający się z 24 pytań matematycznych oraz 34 językowych (dotyczących rozpoznawania słów). Wyniki testu z roku 2010 oraz 2014 zostały wykorzystane do oceny funkcjonowania poznawczego.

Air Pollution Index (API) to indeks zanieczyszczeń powietrza popularny i używany dziś głównie w Malezji, wcześniej także w Chinach i Hongkongu. Jego wartość jest obliczana na podstawie dziennych odczytów ilości dwutlenku węgla, dwutlenku azotu oraz mieszaniny zawieszonych w powietrzu cząsteczek o średnicy nie większej niż 10 μm (PM10). Wyższy wynik indeksu oznacza wyższe zanieczyszczenie powietrza.

Badacze postanowili połączyć wyniki uzyskane w CFPS z indeksem API. Pozwala na to dokładna informacja zawarta w teście o miejscu i czasie jego przeprowadzenia. W badaniu CFPS, zarówno w roku 2010, jak i 2014 wzięło udział ponad 25 000 osób, dając ponad 50 000 obserwacji. W 37 918 przypadkach udało się połączyć wynik CFPS z zanieczyszczeniem zarejestrowanym w miejscu wypełniania. Tylko te obserwacje wzięte są pod uwagę w omawianym artykule. Autorzy sprawdzili ponadto stan powietrza w miejscach zamieszkania ludzi uczestniczących w badaniu w okresie poprzedzającym i wyodrębnili siedem okresów narażenia: 1 doba, 7 dni, 30 dni, 90 dni, 1 rok, 2 lata oraz 3 lata. Następnie obliczali, jak konkretne okresy narażenia wpływają na funkcjonowanie poznawcze. W formułach statystycznych, które użyli, zostały uwzględnione także inne czynniki, takie jak pory roku, możliwość przeprowadzki, ogólna pogoda itp. w celu zniwelowania ich wpływu na końcowy wynik.

Wyniki

Wszystkie okresy narażenia na zanieczyszczenie powietrza korelowały z gorszymi wynikami funkcjonowania poznawczego oprócz okresu 1 i 7 dni w kontekście wyników z matematyki.

Przy dłuższym okresie wpływ zanieczyszczeń zaznaczał się bardziej. Przykładowo wzrost wskaźnika API o 1 odchylenie standardowe w okresie 7 dniu pogarszał wynik testów słownych o 0,278 punktu, natomiast w okresie 3-letnim już o 1,132 punktu.

Z drugiej strony spadek wskaźnika API korelował z lepszymi wynikami testów, np. spadek API o 1 odchylenie standardowe w okresie 3-letnim polepszał wynik wyedukowanych starszych mężczyzn w zakresie werbalnym o 1,88 punktu (co równoznaczne jest z awansem z mediany na 69. centyl).

Ze względu na bardzo dużą liczbę obserwacji, nie sposób przedstawić wszystkich wyników w jednym krótkim artykule. Należy wymienić kilka najważniejszych:

• Negatywny wpływ zanieczyszczeń bardziej oddziaływał na skalę werbalną niż matematyczną
• Mężczyźni byli wrażliwsi na wpływ zanieczyszczeń
• Wykształcenie istotnie wpływało na korelację zanieczyszczeń z wynikami testu u mężczyzn (u niewykształconych spadek był większy niż u wyedukowanych), natomiast nie było takiej zależności u kobiet
• Najbardziej narażoną grupą byli niewyedukowani mężczyźni w wieku 44 lat i starsi

Potencjalne drogi fizjologiczne

Pamiętając, że korelacja nie oznacza przyczynowości, można z ostrożnością przyjrzeć się mechanizmom fizjologicznym, które mogłyby odpowiadać za wpływ zanieczyszczonego powietrza na funkcjonowanie poznawcze.

Po pierwsze, istnieją badania in vitro sugerujące, że niektóre zanieczyszczenia są w stanie zakłócić integralność bariery krew-mózg i dostać się bezpośrednio do OUN np. frakcja pyłu PM 2,5 [1].

Po drugie osoby oddychające zanieczyszczonym powietrzem są bardziej narażone na deficyt tlenu, który prowadzi do osłabienia funkcji poznawczych. Dzieje się tak, ponieważ zwiększone stężenie CO₂ powoduje zmniejszenie powinowactwa hemoglobiny do tlenu.

W suplemencie do swojego artykułu badacze wskazują, że długotrwałe narażenie na zanieczyszczenie powietrza prowadzi do uszkodzeń istoty białej w mózgu. Podają także, że istota biała jest bardziej zaangażowana w zadania językowe niż matematyczne, co ma wyjaśniać różny wpływ zanieczyszczeń na te dwie funkcje. Ponadto, jak podają autorzy, opierając się na badaniach Haiera i in. [2], w czasie testów inteligencji mężczyźni mają zaangażowaną mniejszą ilość istoty białej niż kobiety, co wyjaśnia ich większą wrażliwość w kontekście testów inteligencji na jej uszkodzenie.

Poza wyżej wymienionymi drogami wpływu na funkcjonowanie poznawcze zanieczyszczone powietrze może prowadzić także do większej irytacji, rozdrażnienia czy agresji. Wszystkie te czynniki również mogą wpływać negatywnie na wyniki testów inteligencji.

Podsumowanie

Z badania przeprowadzanego przez Zhanga i współpracowników wyłania się niepokojący obraz korelacji pomiędzy zanieczyszczonym powietrzem a funkcjonowaniem poznawczym. Niewątpliwą zaletą badania jest duża liczba obserwacji oraz dokładne dane dotyczące zanieczyszczenia. Ograniczeniem jest natomiast test zdolności poznawczych wchodzący w skład CFPS, który nie pozwala wszystkim grupom na uzyskanie jednakowo niskiego wyniku np. osoby niewykształcone mogą uzyskać 0 punktów, osoby wykształcone minimalnie 8. Taka konstrukcja testu powoduje, że do korelacji odnoszących się do wykształcenia należy pochodzić z rozwagą.

Na podstawie:

Zhang, X., Chen, X., & Zhang, X. (2018). The impact of exposure to air pollution on cognitive performance. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(37), 9193-9197. doi:10.1073/pnas.1809474115

Bibliografia:

[1] Gatto, N. M., Henderson, V. W., Hodis, H. N., John, J. A., Lurmann, F., Chen, J., & Mack, W. J. (2014). Components of air pollution and cognitive function in middle-aged and older adults in Los Angeles. NeuroToxicology, 40, 1-7. doi:10.1016/j.neuro.2013.09.004

[2] Haier, R., Jung, R., Yeo, R., Head, K., & Alkire, M. (2005). The neuroanatomy of general intelligence: sex matters. Neuroimage, 25(1), 320-327. doi: 10.1016/j.neuroimage.2004.11.019