Uppväxtmiljön påverkar hjärnans utveckling i tonåren
Uppväxtmiljö och socioekonomisk status påverkar ungdomars kognitiva förmåga och hjärnans utveckling under hela tonårsperioden, oberoende av genetiska faktorer. Det visar forskare vid Karolinska Institutet i en ny studie som publiceras i tidskriften PNAS. Studien belyser hur viktig miljön är, inte bara under de tidiga barnaåren utan under hela uppväxten.
Hur genetik och miljö påverkar hjärnan och den kognitiva förmågan är ett hett debatterat ämne, men tidigare studier har inte tagit hänsyn till genetik när man beskrivit miljöeffekter. Forskare vid Karolinska Institutet har därför studerat både miljöfaktorer och ett nytt genetiskt mått – ett indexvärde som är baserat på en hopslagning av de cirka 5000 ställen på DNA:t som har starkast koppling till utbildningsnivå.
I studien ingick 551 ungdomar från olika socioekonomiska miljöer och från olika länder i Europa. Vid 14 års ålder lämnade de ett DNA-prov, gjorde kognitiva tester och avbildade hjärnan i en MR-kamera. Fem år senare återkom deltagarna och gjorde på nytt tester och en ny MR-undersökning.
Skillnader i hjärnbarkens totala yta
Vid 14 års ålder var både genetik och miljö, oberoende av varandra, associerade med kognitiv förmåga (mätt med olika arbetsminnestester) och hjärnans struktur. Miljöeffekterna var dock 50–100 procent starkare än de genetiska effekterna. Skillnader i socioekonomisk status var relaterat till skillnader i hjärnbarkens totala yta.
– Tidigare har man debatterat om det är något speciellt område som är påverkat av miljön, såsom långtidsminnet eller språkliga områden. Men vi kunde visa att effekten finns över hela hjärnbarken och därför sannolikt påverkar en mängd olika funktioner, säger Nicholas Judd, doktorand vid institutionen för neurovetenskap, Karolinska Institutet, som tillsammans med forskaren Bruno Sauce vid samma institution är försteförfattare till publikationen.
Skillnader i genetik var också kopplat till hjärnans struktur. Det hade dels en effekt på hjärnbarkens totala yta, men dessutom en särskild effekt på ytan i höger parietallob, ett område som man sedan tidigare vet är viktigt för matematisk förmåga, problemlösning och arbetsminne. Det är första gången man identifierat ett område i hjärnan som är kopplat till detta genetiska index.
Följde upp fem år senare
När forskarna följde upp ungdomarna fem år senare kunde de sedan undersöka hur gener och miljö hade påverkat hjärnans utveckling under tonårsperioden. Det visade sig att genetik inte förklarade något av hjärnans förändringar, men det gjorde miljön. Däremot vet man inte vilken del av miljön som är ansvarig för detta.
– Det kan finnas en rad olika förklaringar, som kronisk stress, kost eller intellektuell stimulans, men studien belyser hur viktig miljön är, inte bara under de tidiga barnaåren. Att hitta de viktigaste miljöfaktorerna för att optimera barns och ungdomars utveckling är något för framtida forskning, säger Torkel Klingberg, professor i kognitiv neurovetenskap vid institutionen för neurovetenskap, Karolinska Institutet, som lett analysarbetet.
Forskningen finansierades av bland andra Vetenskapsrådet (medicin) och Wenner-Gren Stiftelserna.
Publikation
“Cognitive and brain development is independently influenced by socioeconomic status and polygenic scores for educational attainment”.
Nicholas Judd, Bruno Sauce, John Wiedenhoeft, Jeshua Tromp, Bader Chaarani, Alexander Schliep, Betteke van Noort, Jani Penttilä, Yvonne Grimmer, Corinna Insensee, Andreas Becker, Tobias Banaschewski, Arun L. W. Bokde, Erin Burke Quinlan, Sylvane Desrivières, Herta Flor, Antoine Grigis, Penny Gowland, Andreas Heinz, Bernd Ittermann, Jean-Luc Martinot, Marie-Laure Paillère Martinot, Eric Artiges, Frauke Nees, Dimitri Papadopoulos Orfanos, Tomáš Paus, Luise Poustka, Sarah Hohmann, Sabina Millenet, Juliane H. Fröhner, Michael N. Smolka, Henrik Walter, Robert Whelan, Gunter Schumann, Hugh Garavan, Torkel Klingberg.
PNAS, online 19 maj 2020, doi: 10.1073/pnas.2001228117.