Nowe badanie wykazało, że mózgi astronautów przebudowują się podczas długotrwałych lotów kosmicznych, aby dostosować się do niezwykłego środowiska

Według nowego badania mózgi astronautów są „przebudowywane” podczas długotrwałych lotów kosmicznych, aby pomóc im przystosować się do niezwykłego środowiska.

Międzynarodowy zespół kierowany przez Uniwersytet w Antwerpii w Belgii zbadał mózgi rosyjskich kosmonautów, którzy spędzali w kosmosie średnio 172 dni.

Mózgi zmieniają się i dostosowują zarówno pod względem struktury, jak i funkcji przez całe życie, ale nowe badanie wykazało, że skutki podróży kosmicznych mogą wywołać własne zmiany.

Wyniki wskazują na znaczące zmiany mikrostrukturalne w kilku drogach istoty białej, takich jak drogi sensomotoryczne, które są odpowiedzialne za funkcje czuciowe, motoryczne i przetwarzanie.

Badanie, finansowane przez Europejską Agencję Kosmiczną i Roscomos, posłuży za podstawę przyszłych badań nad pełnym zakresem zmian w mózgu podczas podróży kosmicznych.

Naukowcy nie wymienili nazwisk kosmonautów biorących udział w badaniu.

Zespół stwierdził, że w miarę jak eksploracja kosmosu przez człowieka otwiera się na nowe horyzonty, takie jak: dłuższe pobyty na niskiej orbicie okołoziemskiej oraz podróże na Księżyc i z powrotem na Marsa, zrozumienie wpływu podróży kosmicznych na ludzki mózg ma kluczowe znaczenie.

Poprzednie badania wykazały, że podróże kosmiczne mogą zmienić zarówno kształt, jak i funkcję mózgu dorosłego człowieka.

Główny autor, dr Floris Wuyts i współpracownicy zbadali zmiany strukturalne w mózgu po lotach kosmicznych na poziomie dróg istoty białej w głębi mózgu.

Jest to część mózgu odpowiedzialna za komunikację pomiędzy istotą szarą a ciałem oraz pomiędzy różnymi obszarami istoty szarej.

Krótko mówiąc, istota biała jest kanałem komunikacyjnym mózgu, a istota szara to miejsce przetwarzania informacji.

Aby zbadać strukturę i funkcjonowanie mózgu po locie kosmicznym, badacze wykorzystali technikę obrazowania mózgu zwaną traktografią włókien.

„Traktografia światłowodowa zapewnia swego rodzaju schemat okablowania mózgu. Nasze badanie jest pierwszym, w którym zastosowano tę konkretną metodę do wykrywania zmian w strukturze mózgu po locie kosmicznym” – wyjaśnił dr Wuyts.

Wuyts i jego zespół uzyskali skany dyfuzyjnego rezonansu magnetycznego (dMRI) 12 kosmonautów płci męskiej przed lotami kosmicznymi i bezpośrednio po nich. Zebrali także osiem kolejnych skanów, siedem miesięcy po locie kosmicznym.

Wszyscy kosmonauci wysłani w przestrzeń kosmiczną przez rosyjską agencję kosmiczną Roscosmos brali udział w długotrwałych misjach, trwających średnio 172 dni.

Badacze znaleźli dowody na istnienie koncepcji „wyuczonego mózgu”, czyli h. stopień neuroplastyczności, jaki mózg musi przystosować do podróży kosmicznych.

„Odkryliśmy zmiany w połączeniach nerwowych między kilkoma obszarami motorycznymi mózgu” – powiedział główny autor Andrei Doroshin z Uniwersytetu Drexel.

„Obszary motoryczne to ośrodki mózgu, w których inicjowane są polecenia dotyczące ruchu. W stanie nieważkości astronauta musi radykalnie dostosować swoje strategie ruchu w porównaniu do tych na Ziemi.

„Nasze badanie pokazuje, że ich mózgi zostały, że tak powiem, przeprogramowane”.

Skany kontrolne przeprowadzone siedem miesięcy po powrocie na Ziemię wykazały, że zmiany w mózgu spowodowane podróżami kosmicznymi były nadal widoczne.

„Z poprzednich badań wiemy, że te obszary motoryczne wykazują oznaki adaptacji po locie kosmicznym. Teraz mamy pierwszą wskazówkę, że znajduje to również odzwierciedlenie na poziomie połączeń między tymi obszarami” – stwierdził dr Wuyts.

Autorzy odkryli także wyjaśnienie zmian anatomicznych mózgu obserwowanych po locie kosmicznym.

„Początkowo myśleliśmy, że odkryliśmy zmiany w ciele modzelowatym, centralnej drodze łączącej obie półkule mózgu” – wyjaśnił dr Wuyts.

Ciało modzelowate przylega do komór mózgowych i stanowi połączoną sieć wypełnionych płynem komór, które rozszerzają się podczas podróży kosmicznych.

„Zmiany strukturalne, które pierwotnie odkryliśmy w ciele modzelowatym, są w rzeczywistości spowodowane powiększeniem komór, co powoduje zmiany anatomiczne w sąsiadującej tkance nerwowej” – stwierdził dr Wuyts.

„Chociaż początkowo sądzono, że w mózgu zachodzą rzeczywiste zmiany strukturalne, obserwujemy jedynie zmiany w kształcie. To stawia odkrycia z innej perspektywy”.

Badanie podkreśla potrzebę zrozumienia, w jaki sposób podróże kosmiczne wpływają na nasz organizm, szczególnie poprzez długoterminowe badania nad wpływem na ludzki mózg – stwierdził.

Obecnie istnieją środki zaradcze zapobiegające utracie mięśni i kości, takie jak: B. ćwiczenia co najmniej dwie godziny dziennie. Przyszłe badania mogą dostarczyć dowodów na to, że konieczne są środki zaradcze stosowane przez mózg.

„Te wyniki dają nam dodatkowe elementy całej układanki. Ponieważ te badania są tak przełomowe, nie wiemy jeszcze, jak będzie wyglądać cała układanka.

„Wyniki te przyczyniają się do naszego ogólnego zrozumienia tego, co dzieje się w mózgach astronautów.

„Niezbędne jest utrzymanie tego kierunku badań poprzez poszukiwanie zmian w mózgu wywołanych lotami kosmicznymi z różnych perspektyw i przy użyciu różnych technik” – stwierdziła dr Wuyts.

Wyniki opublikowano w czasopiśmie Ograniczenia w obwodach neuronowych.