Kosmos dosłownie zmienia ich głowy! Zobacz, co dzieje się z mózgiem po powrocie z orbity!

W ramach swojej misji εpsilon na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej astronautka ESA Sophie Adenot bierze udział w eksperymencie Brain-DTI, który bada, w jaki sposób mózg przystosowuje się do życia w warunkach mikrograwitacji i jak regeneruje się po powrocie astronautów na Ziemię.

Brain-DTI wykorzystuje zestaw technik MRI do badania mózgu na poziomie strukturalnym, anatomicznym i funkcjonalnym. Po pierwsze, obrazowanie tensora dyfuzji (DTI) śledzi ruch cząsteczek wody w tkance mózgowej, umożliwiając badaczom mapowanie szlaków neuronalnych i wykrywanie zmian w istocie białej mózgu.

Następnie, funkcjonalne MRI w stanie spoczynku (rs-fMRI) ujawnia, jak różne obszary mózgu komunikują się ze sobą, mierząc sygnał zależny od poziomu natlenienia krwi (BOLD). Uzupełniając te, standardowe sekwencje anatomiczne pozwalają badaczom zmierzyć, jak bardzo mózg przesuwa się w czaszce podczas lotów kosmicznych, jak bardzo komory się rozszerzają oraz jak płyn mózgowo-rdzeniowy jest redystrybuowany w ramach szerszego przesunięcia płynu zachodzącego w warunkach mikrograwitacji. Razem, metody te dają kompleksowy obraz neuroplastyczności: zdolności mózgu do reorganizacji w odpowiedzi na nowe warunki otoczenia.

Okno na SANS

Dane dotyczące redystrybucji płynów zebrane przez Brain-DTI są również wykorzystywane w badaniach nad zespołem nerwowo-ocznym związanym z lotami kosmicznymi (SANS – Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome), schorzeniem obserwowanym u niektórych astronautów, które może upośledzać wzrok podczas długotrwałych misji, a także powodować inne problemy z oczami i mózgiem.

Uważa się, że SANS jest powiązany ze wzrostem ciśnienia w płynie otaczającym mózg i rdzeń kręgowy, co może powodować spłaszczenie gałki ocznej. Naukowcy z BRAIN-DTI dążą do odkrycia powiązań między tymi zjawiskami, co będzie miało implikacje wykraczające daleko poza załogowe loty kosmiczne.

Wykorzystanie lotów kosmicznych do badania adaptacji mózgu

Loty kosmiczne stanowią niezwykłe wyzwanie dla ludzkiego mózgu. W warunkach mikrograwitacji układ przedsionkowy – który odpowiada za nasze poczucie równowagi, orientacji i ruchu – odbiera bodźce sensoryczne, które zasadniczo różnią się od bodźców odczuwanych na Ziemi. Astronauci muszą przystosować się do tego zmienionego środowiska, co może początkowo objawiać się chorobą lokomocyjną, dezorientacją przestrzenną i innymi konfliktami sensorycznymi.

To właśnie to wyzwanie sprawia, że ​​loty kosmiczne stanowią niezrównaną szansę dla neurobiologów. Porównując skany mózgu zebrane przed i po misji oraz korelując je z doświadczeniami i objawami astronautów podczas lotu, naukowcy mogą zidentyfikować biologiczne markery neuroplastyczności w kontrolowanych, powtarzalnych warunkach.

Największe badanie neuroobrazowe w lotach kosmicznych człowieka

Od czasu pierwszych skanów w 2013 r. BRAIN-DTI stała się największą bazą danych neuroobrazowania w historii załogowych lotów kosmicznych.

– Od 2013 roku zebraliśmy obrazy MRI mózgu od około 50 astronautów i kosmonautów, co czyni BRAIN-DTI największym badaniem neuroobrazowym w dziedzinie załogowych lotów kosmicznych. Odkrycia te już dziś pomagają osobom z zaburzeniami związanymi z zawrotami głowy i zaburzeniami równowagi, a także rzucają światło na fundamentalne mechanizmy leżące u podstaw chorób przedsionkowych i procesu zdrowienia – powiedział główny badacz, prof. dr Floris Wuyts z Uniwersytetu w Antwerpii.

Zdaniem naukowców uzyskanie dużych zbiorów danych jest niezbędne do osiągnięcia istotności statystycznej, a w fizjologii kosmicznej uzyskanie dużych liczb jest bardzo trudne. Dlatego zespół BRAIN-DTI jest zadowolony, że cały zespół Crew-12 i cała załoga Ekspedycji 75 uczestniczyły w tym eksperymencie.

Wyścig z readaptacją

Ponieważ mózg zaczyna dostosowywać się do ziemskiej grawitacji niemal natychmiast po lądowaniu, skany po locie muszą być wykonane jak najszybciej. W ciągu pierwszych dwóch tygodni po powrocie Sophie Adenot z 237-dniowej misji, w ośrodku DLR:envihab, położonym obok Europejskiego Centrum Astronautów w Kolonii w Niemczech, przeprowadzono trzy sesje rezonansu magnetycznego.

Wielość punktów czasowych pozwoli badaczom określić, czy readaptacja mózgu przebiega liniowo, wykładniczo, czy też bardziej złożoną trajektorią. Ostatnie badanie zaplanowano na sześć miesięcy po jej powrocie, aby ocenić, jak długo trwa pełna regeneracja neurologiczna po tak długim pobycie w kosmosie.

– Osiem miesięcy w kosmosie ma ogromny wpływ na ludzkie ciało, a pełny powrót do stanu sprzed lotu wymaga czasu. BRAIN-DTI pomaga naukowcom zrozumieć dokładnie, jak długo to trwa i dlaczego – dodał prof. Wuyts.

BRAIN-DTI to wspólny eksperyment, wspierany przez BELSPO-Prodex i ESA, przy udziale agencji kosmicznych i instytucji badawczych z całej Europy i spoza niej.

Źródło: ESA

Czytaj też: Naukowcy zobaczyli przyszłość Ziemi! Niezwykły układ wokół martwej gwiazdy zdradza nasz los!

Grafika tytułowa: NASA / Unsplash