Temperature exposure and children's brain development

Abstract

In the context of the ongoing climate change emergency, there is growing concern about the impacts of increasingly extreme temperatures on children’s health, but the effects of extreme temperatures on children's brain development remain underexplored. This thesis investigated the effects of temperature exposure on brain structure and function in children, identifying potential susceptibility periods. The three studies of this thesis were embedded within the Generation R Study, a birth cohort in Rotterdam. Residential-level ambient temperatures were estimated with the high-resolution climate model UrbClim. Children underwent three magnetic resonance imaging brain scans at mean ages 8, 10, and 14, in which brain microstructure, macrostructure, and functional connectivity were assessed. Results showed that exposure to extreme temperatures was associated with poorer white matter integrity, slower growth of the thalamus and hippocampus, and lower functional connectivity in three resting-state networks. Children in lower socioeconomic status neighbourhoods were more susceptible to cold exposure. These results suggest that exposure to high and low temperatures during childhood may affect brain structure and function, potentially influencing children’s behavioural and cognitive development.En el context de l'emergència climàtica actual, ha crescut la preocupació pels efectes de les temperatures extremes en la salut infantil, tot i que els seus impactes en el desenvolupament cerebral dels infants no s’han investigat. Aquesta tesi ha investigat els efectes de l'exposició a la temperatura sobre l'estructura i funció cerebrals dels nens i nenes, identificant possibles períodes de susceptibilitat. Els tres estudis inclosos en aquesta tesi es van dur a terme en el marc del Generation R Study, una cohort de naixements a Rotterdam. Les temperatures ambientals a nivell residencial es van estimar amb el model d’alta resolució UrbClim. Els nens i nenes van participar en tres ressonàncies magnètiques cerebrals als 8, 10 i 14 anys, on es van avaluar la microestructura, la macroestructura i la connectivitat funcional del cervell. L'exposició a temperatures extremes es va associar amb una menor integritat de la microestructura de la substància blanca, un creixement més lent del tàlem i l’hipocamp, i una menor connectivitat funcional en tres xarxes cerebrals. Els infants de barris amb un menor nivell socioeconòmic van ser més susceptibles a l'exposició al fred. Aquests resultats suggereixen que l’exposició a temperatures altes i baixes durant el desenvolupament infantil pot afectar a l’estructura i la funció del cervell, potencialment influint el desenvolupament conductual i cognitiu dels nens i nenes.Programa de Doctorat en Biomedicina