Das Gehirn von Astronauten verdrahtet sich während eines Langzeit-Raumflugs neu, um sich an die ungewöhnliche Umgebung anzupassen, wie eine neue Studie ergab

Einer neuen Studie zufolge werden die Gehirne von Astronauten während eines Langzeit-Raumflugs „neu verdrahtet“, um ihnen zu helfen, sich an die ungewöhnliche Umgebung anzupassen.

Ein internationales Team unter der Leitung der Universität Antwerpen in Belgien untersuchte die Gehirne russischer Kosmonauten, die durchschnittlich 172 Tage im All waren.

Gehirne verändern sich und passen sich sowohl in ihrer Struktur als auch in ihrer Funktion im Laufe unseres Lebens an, aber diese neue Studie fand heraus, dass die Auswirkungen der Raumfahrt ihre eigenen Veränderungen auslösen können.

Die Ergebnisse zeigen signifikante mikrostrukturelle Veränderungen in mehreren Bahnen der weißen Substanz, wie den sensomotorischen Bahnen, die für Sensorik, Motorik und Verarbeitung verantwortlich sind.

Die von der Europäischen Weltraumorganisation und Roscomos finanzierte Studie wird die Grundlage für die zukünftige Erforschung des gesamten Umfangs der Gehirnveränderungen während der Raumfahrt bilden.

Die an der Studie beteiligten Kosmonauten wurden von den Forschern nicht genannt.

Einer neuen Studie zufolge werden die Gehirne von Astronauten während eines Langzeit-Raumflugs „neu verdrahtet“, um ihnen zu helfen, sich an die ungewöhnliche Umgebung anzupassen. Künstlerische Darstellung der Mondlandung

Da die Erforschung des Weltraums durch den Menschen neue Horizonte erreicht, wie z. B. längere Aufenthalte in der erdnahen Umlaufbahn sowie Reisen zum Mond und zurück zum Mars, ist das Verständnis der Auswirkungen der Raumfahrt auf das menschliche Gehirn von entscheidender Bedeutung, sagte das Team.

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass die Raumfahrt das Potenzial hat, sowohl die Form als auch die Funktion eines erwachsenen Gehirns zu verändern.

Der Hauptautor, Dr. Floris Wuyts, und Kollegen untersuchten strukturelle Veränderungen im Gehirn nach einem Weltraumflug auf der Ebene der Bahnen der weißen Substanz im tiefen Gehirn.

Dies ist der Teil des Gehirns, der für die Kommunikation zwischen der grauen Substanz und dem Körper sowie zwischen verschiedenen Regionen der grauen Substanz verantwortlich ist.

Kurz gesagt, die weiße Substanz ist der Kommunikationskanal des Gehirns und die graue Substanz ist der Ort, an dem die Informationsverarbeitung erfolgt.

Um die Gehirnstruktur und -funktion nach dem Weltraumflug zu untersuchen, verwendeten die Forscher eine Bildgebungstechnik des Gehirns namens Fasertraktographie.

Gehirne verändern sich und passen sich sowohl in ihrer Struktur als auch in ihrer Funktion im Laufe unseres Lebens an, aber diese neue Studie fand heraus, dass die Auswirkungen der Raumfahrt ihre eigenen Veränderungen auslösen können

„Die Fasertraktographie liefert eine Art Schaltplan des Gehirns. Unsere Studie ist die erste, die diese spezifische Methode verwendet, um Veränderungen in der Gehirnstruktur nach einem Weltraumflug zu erkennen“, erklärte Dr. Wuyts.

Wuyts und sein Team erwarben Diffusions-MRT (dMRI)-Scans von 12 männlichen Kosmonauten vor und direkt nach ihren Raumflügen. Sie sammelten auch acht Folgescans, sieben Monate nach dem Weltraumflug.

Die Kosmonauten, die von der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos ins All geschickt wurden, waren alle an Langzeitmissionen mit einer durchschnittlichen Dauer von 172 Tagen beteiligt.

Die Forscher fanden Beweise für das Konzept des „erlernten Gehirns“, d. h. des Grades der Neuroplastizität, den das Gehirn hat, um sich an die Raumfahrt anzupassen.

„Wir fanden Veränderungen in den neuronalen Verbindungen zwischen mehreren motorischen Bereichen des Gehirns“, sagte Erstautor Andrei Doroshin von der Drexel University.

„Motorische Areale sind Gehirnzentren, in denen Befehle für Bewegungen initiiert werden. In der Schwerelosigkeit muss ein Astronaut seine Bewegungsstrategien im Vergleich zur Erde drastisch anpassen.

„Unsere Studie zeigt, dass ihr Gehirn sozusagen neu verkabelt ist.“

Folgescans, sieben Monate nachdem sie zur Erde zurückgekehrt waren, zeigten, dass die Veränderungen aus der Raumfahrt immer noch im Gehirn sichtbar waren.

„Aus früheren Studien wissen wir, dass diese motorischen Bereiche nach dem Weltraumflug Anzeichen einer Anpassung zeigen. Jetzt haben wir einen ersten Hinweis darauf, dass sich dies auch auf der Ebene der Verbindungen zwischen diesen Regionen widerspiegelt“, sagte Dr. Wuyts.

Die Autoren entdeckten auch eine Erklärung für anatomische Gehirnverschiebungen, die nach Raumflügen beobachtet wurden.

Ein internationales Team unter der Leitung der Universität Antwerpen in Belgien untersuchte die Gehirne russischer Kosmonauten, die durchschnittlich 172 Tage im All waren

„Anfangs dachten wir, wir hätten Veränderungen im Corpus callosum entdeckt, der zentralen Verbindungsstraße zwischen beiden Gehirnhälften“, erklärte Dr. Wuyts.

Das Corpus Callosum grenzt an die Hirnkammern, ein kommunizierendes Netzwerk von mit Flüssigkeit gefüllten Kammern, die sich durch die Raumfahrt ausdehnen.

„Die strukturellen Veränderungen, die wir ursprünglich im Corpus Callosum gefunden haben, werden tatsächlich durch die Erweiterung der Ventrikel verursacht, die anatomische Verschiebungen des angrenzenden Nervengewebes induzieren“, sagte Dr. Wuyts.

„Während man anfangs dachte, dass es echte Strukturveränderungen im Gehirn gibt, beobachten wir nur Formveränderungen. Das rückt die Erkenntnisse in eine andere Perspektive.“

Die Studie verdeutliche die Notwendigkeit, zu verstehen, wie sich die Raumfahrt auf unseren Körper auswirkt, insbesondere durch langfristige Forschung zu den Auswirkungen auf das menschliche Gehirn, sagte er.

Die von der Europäischen Weltraumorganisation und Roscomos finanzierte Studie wird die Grundlage für die zukünftige Erforschung des gesamten Umfangs der Gehirnveränderungen während der Raumfahrt bilden. NASA-Astronautin Peggy Whitson im Bild. Sie war nicht an der Studie beteiligt

Es gibt derzeit Gegenmaßnahmen für Muskel- und Knochenschwund, wie z. B. mindestens zwei Stunden Sport am Tag. Zukünftige Forschungen könnten Hinweise darauf liefern, dass Gegenmaßnahmen für das Gehirn notwendig sind.

„Diese Ergebnisse liefern uns zusätzliche Teile des gesamten Puzzles. Da diese Forschung so bahnbrechend ist, wissen wir noch nicht, wie das ganze Puzzle aussehen wird.

„Diese Ergebnisse tragen zu unserem Gesamtverständnis dessen bei, was in den Gehirnen von Raumfahrern vor sich geht.

„Es ist von entscheidender Bedeutung, diese Forschungslinie beizubehalten, indem man aus verschiedenen Perspektiven und unter Verwendung verschiedener Techniken nach durch die Raumfahrt verursachten Gehirnveränderungen sucht“, sagte Dr. Wuyts.

Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Grenzen in neuronalen Schaltkreisen.