Astronauții în spațiu: Ce se întâmplă cu creierul tău la zero gravitate, oricum?

NASA sa angajat să trimită oameni pe Marte până în anii 2030. Acesta este un obiectiv ambițios atunci când credeți că o călătorie dus-întors tipică va fi oriunde între trei și șase luni și echipajele vor fi așteptate să rămână pe planeta roșie timp de până la doi ani înainte ca alinierea planetară să permită călătoria de întoarcere acasă. Aceasta înseamnă că astronauții trebuie să trăiască cu o gravitate redusă (micro) de aproximativ trei ani - mult peste recordul actual de 438 de zile continuu în spațiu deținut de cosmonautul rus Valery Polyakov.

În primele zile ale călătoriei spațiale, oamenii de știință au muncit din greu pentru a-și da seama cum să depășească forța gravitației, astfel încât o rachetă să poată să se desprindă de tracțiunea Pământului pentru a ateriza oamenii pe lună. Astăzi, gravitatea rămâne în vârful agendei științifice, dar de data aceasta suntem mai interesați de modul în care gravitatea redusă afectează sănătatea astronauților - în special creierul lor. La urma urmei, am evoluat să existe în gravitația Pământului (1 g), nu în lipsa de greutate a spațiului (0 g) sau microgravitatea lui Marte (0,3 g).

Deci, exact cum se descurcă creierul uman cu microgravitatea? Slab, pe scurt - deși informațiile despre acest lucru sunt limitate. Acest lucru este surprinzător, deoarece suntem familiarizați cu chipurile astronauților devenind roșii și umflați în timpul greutății - un fenomen afectiv cunoscut sub numele de "efectul Charlie Brown" sau "sindromul picioarelor picioarelor de pasăre". Acest lucru se datorează fluidului constând în principal din sânge (celule și plasmă) și lichidul cefalorahidian se deplasează spre cap, determinând fețe rotunde, umflate și picioare mai subțiri.

Aceste schimbări de fluide sunt, de asemenea, asociate cu boala mișcării spațiului, dureri de cap și grețuri. De asemenea, acestea au fost, mai recent, legate de vederea încețoșată datorită creșterii presiunii, deoarece fluxul de sânge crește și creierul plutește în sus în interiorul craniului - o afecțiune numită afectare vizuală și sindrom de presiune intracraniană. Chiar daca NASA considera ca acest sindrom este un risc de sanatate pentru orice misiune pe Marte, imaginandu-i ce cauzeaza si - o intrebare si mai dificila - cum sa o preveniti, ramane un mister.

Deci, unde se potrivește cercetarea mea în acest sens? Ei bine, cred că anumite părți ale creierului ajung să primească prea mult sânge, deoarece oxidul nitric - o moleculă invizibilă care plutește de obicei în sânge - se acumulează în sânge. Acest lucru face ca arterele care furnizează creierului să se relaxeze, astfel încât să se deschidă prea mult. Ca rezultat al acestei cresteri neobosite a fluxului sanguin, bariera hemato-encefalica - "amortizorul" creierului - poate deveni coplesita. Acest lucru permite ca apa să se dezvolte încet (o afecțiune numită edem), determinând umflarea creierului și o creștere a presiunii care poate fi, de asemenea, agravată datorită limitelor capacității sale de drenaj.

Gândește-te ca un râu care își revărsa băncile. Rezultatul final este că nu ajunge suficient oxigen la părți ale creierului suficient de repede. Aceasta este o mare problemă care ar putea explica de ce apare o vedere încețoșată, precum și efectele asupra altor abilități, inclusiv agilitatea cognitivă a astronauților (cum gândesc, se concentrează, se raportează și se mișcă).

O călătorie în "Vomit Comet"

Pentru a afla dacă ideea mea a fost corectă, trebuia să încercăm. Dar, mai degrabă decât să cerem NASA o călătorie pe Lună, am scăpat de legăturile gravitației Pământului prin simularea greutății într-un avion special, poreclit cometa voma.

Prin urcarea și apoi prin înmuiere prin aer, acest avion realizează până la 30 din aceste "parabole" într-un singur zbor pentru a simula sentimentul de greutate. Acestea durează doar 30 de secunde, și trebuie să recunosc, este foarte dependență, și într-adevăr aveți o față pufos!

Cu toate echipamentele fixate în siguranță, am făcut măsurători de la opt voluntari care au efectuat un zbor în fiecare zi timp de patru zile. Am măsurat fluxul de sânge în diferite arterele care furnizează creierul folosind un ultrasunete portabil doppler, care funcționează prin rotirea undelor de sunet de înaltă frecvență din celulele roșii din sânge circulante. Am măsurat, de asemenea, nivelurile de oxid nitric în probele de sânge prelevate din vena antebrațului, precum și alte molecule invizibile care includ radicalii liberi și proteinele specifice creierului (care reflectă leziuni structurale ale creierului) care ne-ar putea spune dacă bariera hemato-encefalică fost forțată deschisă.

Constatările noastre inițiale au confirmat ceea ce am anticipat. Nivelurile de oxizi de azot au crescut după repetări ale greutății, iar acest lucru a coincis cu creșterea fluxului sanguin, în special prin arterele care alimentează partea din spate a creierului. Acest lucru a forțat bariera hemato-cerebrală deschisă, deși nu a existat nici o dovadă de leziuni structurale ale creierului.

Acum planificam sa urmarim aceste studii cu evaluari mai detaliate ale schimbarilor de sange si lichid in creier folosind tehnici de imagistica, cum ar fi rezonanta magnetica pentru a confirma descoperirile noastre. Vom explora, de asemenea, efectele contramăsurilor, cum ar fi pantalonii de aspirație din cauciuc, care creează o presiune negativă în jumătatea inferioară a corpului, cu ideea că pot ajuta să "suge" sânge departe de creierul astronauților - pentru a contracara creșterea oxidului de azot. Dar aceste constatari nu vor imbunatati doar calatoria in spatiu - ele pot furniza informatii valoroase despre motivul pentru care "gravitatea" exercitiului este un medicament bun pentru creier si cum poate proteja impotriva dementei si accidentului vascular cerebral in viata ulterioara.

Acest articol a fost publicat inițial în The Conversation de Damian Bailey. Citiți articolul original aici.