The impact of green and blue space exposure on white matter microstructure in children

Obecnie wzrasta świadomość na temat wpływu różnych składników środowiska na neurofizjologię, neurorozwój i funkcje poznawcze człowieka, jednak ze względu na ogromną złożoność środowiska obszar ten nadal pozostaje niezbadany. Wiele z potencjalnie szkodliwych czynników środowiskowych, takich jak zanieczyszczenie powietrza, wyspy ciepła czy wysoki poziom hałasu, związanych jest ze środowiskiem miejskim. Środowiska naturalne, które w literaturze naukowej określane są jako zielone (np. drzewa, krzewy, parki) i niebieskie (zbiorniki wodne), mają przeciwstawne efekty, które nie tylko obniżają temperaturę, zmniejszają zanieczyszczenie powietrza, ale także mają korzystny wpływ neuropsychologiczny, a nawet epigenetyczny wpływ na metylację DNA. W mojej pracy magisterskiej starałam się zbadać, czy ekspozycja na zielone i niebieskie przestrzenie przez całe życie wpływa na mikro- i makrostrukturę istoty białej mózgu dzieci, wykorzystując nową metodę neuroobrazowania - Fixel Based Analysis (FBA). W tym celu przeanalizowałem dane z dyfuzyjnego rezonansu magnetycznego zebrane od 462 dzieci w wieku szkolnym, które miały różną ekspozycję na przestrzenie zielone i niebieskie przez całe życie, i stworzyłem modele statystyczne w celu powiązania trzech wskaźników FBA - gęstości włókien, przekroju włókien, a także połączonej gęstości włókien i przekroju. Uwzględniając poprawkę na wielokrotne porównanie, wyniki FBA nie były istotne więc nie można stwierdzić, że istnieje specyficzny wzorzec wpływu niebieskiej i zielonej przestrzeni na mikro- i makrostrukturę istoty białej. Jednak patrząc na nieskorygowane wyniki, pojawiają się różnice w regionach istoty białej takich jak dolna powięź podłużna, dolna powięź czołowo-potyliczna lub przednia część wiązek włókien ciała modzelowatego - kleszcze mniejsze. Ze względu na fakt nieskorygowanych wartości analizy statystycznej, potrzebne są dalsze badania w celu ustalenia, czy ekspozycja na zielone i niebieskie przestrzenie ma wpływ na istotę białą w mózgu dzieci.

Currently, there is an increasing awareness about the impact of different environmental components on human’s neurophysiology, neurodevelopment, or cognitive functions, however due to the enormous environmental complexity this area still remains uninvestigated. Many of the potentially harmful environmental factors, such as air pollution, heat islands or high noise level are associated with the urban environment. Natural environments, which in scientific literature are refereed to as a green- (e.g. trees, shrubs, parks) and blue spaces (water bodies) have contrasting effects which not only lower temperature, reduces air pollution and but are also believed to have beneficial neuropsychological effects or even epigenetic impact on DNA methylation. In my thesis I attempted to investigate whether lifelong exposure to green- and blue spaces influence children’s brain white matter micro- and macrostructure, using novel neuroimaging method – Fixel Based Analysis (FBA). For this purpose, I analyzed diffusion MRI data gathered from 462 school children that have different lifelong green- and blue spaces exposure and created statistical models to associate three FBA metrics – fiber density, fiber cross-section as well as combined fiber density and cross-section. The results were not significant after correcting for multiple measures, so it cannot be concluded that there is specific pattern for influence of blue- and green space on micro- and macrostructure of white matter. However, when looking at the uncorrected results, there were suggestive changes in FBA metrics in white matter regions such as the inferior longitudinal fasciculus, inferior fronto-occipital fasciculus or the anterior part of the corpus callosum fibre bundles - forceps minor. More research is needed to establish whether exposure to green- and blue spaces have impact on white matter in children’s brain.