thumb|direita|upright=2.3|Exposição a partículas e aumento do risco de neurodegeneração Pesquisas indicam que viver em áreas de alta poluição tem sérios efeitos negativos de longo prazo na saúde. Viver nessas áreas durante a infância e adolescência pode levar à diminuição da capacidade mental e a um risco aumentado de lesão cerebral. Pessoas de todas as idades que vivem em regiões altamente poluídas por períodos prolongados se expõem a riscos maiores de desenvolver diversos transtornos neurológicos. Tanto a poluição do ar quanto a poluição por metais pesados têm sido implicadas em efeitos negativos sobre a funcionalidade do sistema nervoso central (SNC). A capacidade dos poluentes de afetar a neurofisiologia de indivíduos após a estabilização estrutural do SNC é um exemplo de neuroplasticidade negativa.

Poluição do ar Ver também thumb|Possíveis vias de partículas em 2018. alt=Imagem em tons de cinza de microscopia mostrando uma haste rígida se estendendo de ambos os lados de uma massa celular irregular|thumb|Imagem de microscópio eletrônico de varredura mostrando feixes de nanotubo de carbono de paredes múltiplas perfurando uma célula epitelial alveolar.

A poluição do ar pode aumentar o risco de distúrbios do desenvolvimento (por exemplo, autismo), distúrbios neurodegenerativos, transtornos mentais, e suicídio. Está associada a condições neurológicas, incluindo acidente vascular cerebral, esclerose múltipla, demência, doença de Parkinson, doença de Alzheimer, esquizofrenia e dor de cabeças.

Efeitos em adolescentes Um estudo de 2008 comparou crianças e cães criados na Cidade do México (um local conhecido por altos níveis de poluição) com crianças e cães criados em Polotitlán, México (uma cidade cujos níveis de poluição atendem aos atuais Padrões Nacionais de Qualidade do Ar dos Estados Unidos). Crianças criadas em áreas mais poluídas apresentaram pontuações menores em inteligência (por exemplo, em testes de QI) e sinais de lesãos em exames de RM do cérebro. Em contraste, crianças da área com baixa poluição tiveram pontuação esperada nos testes de QI e não apresentaram sinais significativos de risco de lesões cerebrais. Em relação à poluição atmosférica relacionada ao tráfego, filhos de mães expostas a níveis mais altos durante o primeiro trimestre de gravidez apresentaram risco aumentado de sensibilização alérgica ao completar um ano de idade.

Efeitos em adultos Os efeitos da atividade física e da poluição do ar sobre a neuroplasticidade podem se contrabalançar. A atividade física é conhecida por seus benefícios ao sistema cardiovascular, aos processos de plasticidade cerebral, à cognição e à saúde mental. A neurotrofina fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) é considerada um elemento importante nas melhorias cognitivas induzidas pelo exercício. Breves episódios de atividade física podem aumentar os níveis de soro de BDNF, mas esse aumento pode ser compensado pela maior exposição à poluição do ar relacionada ao tráfego.

Em períodos mais longos de exercício físico, as melhorias cognitivas demonstradas em corredores de áreas rurais não foram observadas em corredores de áreas urbanas que participaram do mesmo programa de treinamento de 12 semanas "start-2-run". Durante o exercício, a poluição do ar relacionada ao tráfego pode reduzir os efeitos benéficos dessa atividade.

Desempenho cognitivo thumb|Queima de vegetação caída, ou "corte e queima". Analisando dados de 2017 e 2018 do Lost in Migration, um jogo para celular que testa a capacidade de concentração dos jogadores, pesquisadores encontraram efeitos da fumaça de incêndios florestais e partículas poluentes no desempenho cerebral. "Encontramos evidências de que o material particulado fino (PM2,5) pode reduzir a atenção em adultos em poucas horas de exposição. Essa é uma resposta muito rápida entre a exposição e a queda no desempenho cognitivo e pode ter implicações em comunicações de saúde pública durante eventos extremos de poluição do ar, como incêndios florestais", explicou Cleland, pesquisador pré-doutoral da EPA. Também foi constatado que a exposição prolongada à poluição particulada reduz a capacidade de atenção especialmente em populações mais jovens. Tanto em análises de curto quanto de longo prazo, a exposição a partículas nocivas resultou em menores pontuações no jogo.

Fontes de poluição thumb|upright|Uma esmerilhadeira angular é usada para cortar corrente de aço O material particulado no ar é um carcinógeno do Grupo 1. Os particulados são a forma mais prejudicial (além das ultrafinas) de poluição do ar, pois podem penetrar profundamente nos pulmões e no cérebro pela corrente sanguínea, causando problemas de saúde como doença cardíaca, doença pulmonar e morte prematura. Não existe nível seguro de particulados.

As partículas ultrafinas são tanto produzidas quanto de ocorrência natural. Lava vulcânica quente, aerossol marinho e fumaça são fontes naturais comuns de partículas ultrafinas. Elas podem ser intencionalmente fabricadas como partículas finas para uma ampla gama de aplicações tanto na medicina quanto na tecnologia. Outras partículas ultrafinas são subprodutos, como emissões de processos específicos, reações de combustão ou equipamentos como toner de impressora e escapamento de automóveis.

Fontes antropogênicas de partículas ultrafinas incluem combustão de gás, carvão ou hidrocarbonetos, queima de biomassa (ou seja, queima agrícola, incêndios florestais e descarte de resíduos), tráfego veicular e emissões industriais, desgaste de pneus e freios de automóveis, tráfego aéreo, portos, transporte marítimo, construção, demolição, restauração e processamento de concreto, fogões domésticos a lenha, queimadas, cozinha e fumaça de cigarro.

Embora as ferramentas elétricas portáteis sejam muito úteis (por exemplo, em renovação e construção), elas também produzem grandes quantidades de vibrações e material particulado (partículas em suspensão), incluindo partículas ultrafinas, tanto da combustão de combustível quanto das tarefas mecânicas. Não apenas as ferramentas elétricas, mas também as ferramentas manuais geram partículas ultrafinas.https://www.researchgate.net/publication/327918070_Number_concentrations_and_size_distributions_of_nanoparticles_during_the_use_of_hand_tools_in_refurbishment_activities

Muitas tarefas de construção geram poeira. Altos níveis de poeira são causados por um ou mais dos seguintes fatores: equipamento – o uso de ferramentas de alta energia, como serras de corte, rebarbadoras, abridores de parede e jateadores de areia produzem muita poeira em pouco tempo método de trabalho – a varrição a seco pode gerar muita poeira quando comparada ao aspirador ou à escovação úmida área de trabalho – quanto mais fechado o espaço, mais a poeira se acumula tempo – quanto mais tempo se trabalha, mais poeira haverá Exemplos de tarefas com alto nível de poeira incluem: usar ferramentas elétricas para cortar, lixar, perfurar ou preparar uma superfície lixar juntas de placas de gesso acartonado varrição a seco

Atualmente, parecem não existir ou existir poucas regulamentações sobre o tamanho e a quantidade de poeira emitida por ferramentas elétricas. Alguns padrões industriais existem, embora pareça que não sejam amplamente conhecidos ou utilizados globalmente. Sabendo que a poeira é gerada ao longo do processo de construção e pode causar sérios riscos à saúde, os fabricantes estão agora comercializando ferramentas elétricas equipadas com sistema de coleta de poeira (por exemplo, aspirador HEPA) ou sistema integrado de fornecimento de água, que extraem a poeira após a emissão. No entanto, o uso desses produtos ainda não é comum na maioria dos lugares. A partir do primeiro trimestre de 2024, ferramentas a gasolina foram proibidas na Califórnia.

Poluentes Intoxicação por dioxina Compostos organohalogenados, como as dioxinas, são comumente encontrados em pesticidas ou criados como subprodutos da fabricação ou biodegradação de pesticidas. Esses compostos podem ter impacto significativo na neurobiologia de organismos expostos. Alguns efeitos observados da exposição a dioxinas são alterações na concentração intracelular de cálcio (Ca2+), diminuição dos níveis de glutationa, modificação da função dos neurotransmissores no SNC e perda da manutenção do pH. Um estudo com 350 funcionários de fábricas químicas expostos a um precursor de dioxina para síntese de herbicida entre 1965 e 1968 mostrou que 80 dos trabalhadores apresentaram sinais de intoxicação por dioxina. O estudo sugeriu que os efeitos das dioxinas não se limitavam à toxicidade inicial. As dioxinas, por meio de efeitos neuroplásticos, podem causar danos de longo prazo que podem não se manifestar por anos ou até décadas.

Exposição a metais Ver também A exposição a metais pesados pode resultar em aumento do risco de várias doenças neurológicas. Os dois metais pesados mais neurotóxicos são o mercúrio e o chumbo. O impacto dos dois metais pesados depende fortemente do indivíduo devido a variações genéticas. O mercúrio e o chumbo são particularmente neurotóxicos por muitas razões: atravessam facilmente membranas celulares, têm efeitos oxidativos nas células, reagem com o enxofre no corpo (levando a distúrbios em muitas funções que dependem de grupos sulfidrila) e reduzem os níveis de glutationa dentro das células. O metilmercúrio, em particular, tem afinidade extremamente alta por grupos sulfidrila. Organomercúrio é uma forma particularmente danosa de mercúrio devido à sua alta absorvibilidade. O chumbo também mimetiza o cálcio, um mineral muito importante no SNC, e esse mimetismo leva a muitos efeitos adversos. Os mecanismos neuroplásticos do mercúrio atuam afetando a produção de proteínas. Níveis elevados de mercúrio aumentam os níveis de glutationa ao afetar a expressão gênica, e isso, por sua vez, afeta duas proteínas (MT1 e MT2) presentes em astrócitos e neurônios.

A capacidade do chumbo de imitar o cálcio permite que atravesse a barreira hematoencefálica. O chumbo também aumenta a expressão da glutationa. Concentrações de chumbo no sangue ≥ 5,0 μg/dL podem resultar em crianças pontuando 3–5 pontos a menos em testes de inteligência do que aquelas com concentrações < 5,0 μg/dL. Concentrações mais altas também estão associadas a perdas cognitivas graves. "As perdas de QI relacionadas ao chumbo estão associadas a taxas aumentadas de reprovação escolar, distúrbios comportamentais, diminuição da produtividade econômica e perdas econômicas globais de quase US$ 1 trilhão por ano."

Condições e distúrbios Distúrbios do desenvolvimento Autismo A exposição a metais pesados, quando combinada com certas predisposições genéticas, pode colocar os indivíduos em maior risco de desenvolver autismo. Muitos exemplos de fisiopatologia do SNC, como estresse oxidativo, neuroinflamação e disfunção mitocondrial, podem ser subprodutos de estressores ambientais como a poluição, conforme encontrado em um estudo de 2010.

A exposição precoce à poluição do ar pode ser um fator de risco para o autismo. Crianças de mães que viviam perto de uma autoestrada e expostas à poluição relacionada ao tráfego durante o terceiro trimestre da gravidez tinham o dobro de chances de desenvolver TEA. Uma distância de 309 metros, ou pouco menos de 3,5 campos de futebol, foi considerada próxima de uma autoestrada. Crianças com uma mutação em um gene chamado MET, combinada com altos níveis de exposição à poluição do ar, podem ter risco aumentado.