I cervelli degli astronauti “ricablati” durante le missioni spaziali

Concetto di scansione cerebrale animata

Un nuovo studio è stato pubblicato in Confini nei circuiti neurali È il primo ad analizzare La connettività strutturale che si verifica nel cervello cambia dopo un volo spaziale di lunga durata. I risultati mostrano cambiamenti significativi nella microstruttura in molti tratti di sostanza bianca come i tratti sensoriali. Lo studio potrebbe costituire la base per la ricerca futura sull’intera gamma dei cambiamenti cerebrali durante l’esplorazione dello spazio umano.

Il nostro cervello può cambiare e adattarsi nella struttura e nella funzione per tutta la vita. Con l’esplorazione dello spazio umano che raggiunge nuove vette, comprendere gli effetti del volo spaziale sul cervello umano è fondamentale. Ricerche precedenti hanno dimostrato che il volo spaziale ha il potenziale per alterare l’aspetto e la funzione di un cervello adulto.

Attraverso un progetto di collaborazione tra l’Agenzia spaziale europea (ESA) e Roscosmos, un team di ricercatori internazionali guidato dal dottor Floris Wittes dell’Università di Anversa ha studiato il cervello degli umani che viaggiano nello spazio.

Wuyts e colleghi hanno, per la prima volta, studiato i cambiamenti strutturali nel cervello dopo il volo spaziale a livello dei tratti di sostanza bianca in profondità nel cervello.

La materia bianca si riferisce alle parti del cervello responsabili della comunicazione tra la materia grigia e il corpo e tra le diverse regioni della materia grigia. In breve, la materia bianca è il canale di comunicazione del cervello e la materia grigia è il luogo in cui vengono elaborate le informazioni.

il cervello istruito

Per studiare la struttura e la funzione del cervello dopo il volo spaziale, i ricercatori hanno utilizzato una tecnologia di imaging cerebrale chiamata fibra ottica.

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L’imaging del tratto con le fibre fornisce una sorta di schema elettrico del cervello. Il nostro studio è il primo a utilizzare questo metodo specifico per rilevare i cambiamenti nella struttura del cervello dopo il volo spaziale, ha spiegato Yates.

Wuyts e il suo team hanno ottenuto scansioni di risonanza magnetica (dMRI) di propagazione di 12 astronauti maschi appena prima e dopo i loro voli spaziali. Hanno anche raccolto otto scansioni di follow-up, a sette mesi dall’inizio del volo spaziale. Gli astronauti hanno tutti partecipato a missioni di lunga durata con una durata media di 172 giorni.

I ricercatori hanno trovato prove per il concetto di “cervello appreso”. In altre parole, il livello di neuroplasticità deve adattarsi al volo spaziale. “Abbiamo riscontrato cambiamenti nelle connessioni neurali tra diverse aree motorie del cervello”, ha detto il primo autore Andrei Doroshin della Drexel University. “Le aree motorie sono i centri del cervello in cui vengono avviati gli ordini di movimento. Nello stato di assenza di gravità, l’astronauta ha bisogno di adattare radicalmente le sue strategie di movimento, rispetto alla Terra. Il nostro studio mostra che il loro cervello è ricablato, per così dire”.

Gli esami di follow-up hanno rivelato che sette mesi dopo il ritorno sulla Terra, questi cambiamenti erano ancora visibili.

“Da studi precedenti, sappiamo che queste regioni motorie mostrano segni di adattamento dopo il volo spaziale. Ora abbiamo la prima indicazione che si riflette anche a livello di connessioni tra quelle regioni”, ha continuato Wuyts.

Gli autori hanno anche trovato una spiegazione per i cambiamenti anatomici del cervello osservati dopo il volo spaziale.

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“Inizialmente pensavamo di aver rilevato dei cambiamenti corpo callosoche è l’autostrada centrale che collega i due emisferi del cervello”, ha spiegato Wyatt corpo calloso Confinano con i ventricoli del cervello, una rete connessa di camere piene di liquido, che si espandono a causa dei viaggi nello spazio.

“I cambiamenti strutturali in cui ci siamo trovati inizialmente corpo calloso In realtà è causato dalla dilatazione dei ventricoli che provoca spostamenti anatomici del tessuto nervoso vicino”, ha detto Wuyts. “Laddove inizialmente si pensava che ci fossero dei veri cambiamenti strutturali nel cervello, notiamo solo cambiamenti di forma. Questo mette i risultati in una prospettiva diversa. “

Il futuro della ricerca sui voli spaziali

Lo studio dimostra la necessità di capire in che modo il volo spaziale colpisce i nostri corpi, in particolare attraverso la ricerca a lungo termine sugli effetti sul cervello umano. Esistono attuali contromisure per la perdita di massa muscolare e ossea, come l’esercizio fisico per almeno due ore al giorno. La ricerca futura potrebbe fornire la prova che le contromisure sono necessarie per il cervello.

“Questi risultati ci forniscono ulteriori pezzi dell’intero puzzle. Poiché questa ricerca è così rivoluzionaria, non sappiamo ancora come sarà l’intero puzzle. Questi risultati contribuiscono alla nostra comprensione generale di ciò che sta accadendo nel cervello di viaggiatori spaziali È essenziale preservare questa linea di ricerca, cercando i cambiamenti cerebrali causati dal volo spaziale da diverse prospettive e utilizzando tecniche diverse.

Riferimento: “Cambiamenti della connettività cerebrale nei viaggiatori spaziali dopo un volo spaziale di lunga durata” di Andrei Doroshin, Stephen Gillings, Ben Goresin, Elena Tomilovskaya, Ekaterina Pechenkova, Inna Nosikova, Alina Rumchiskaya, Lyudmila Litvinova, Ilya Rukavishnikov, Chloe Kathuen e Jan Siberis, Viktor Petrovichev, Angelique van Ombergen, Jitka Anen, Stefan Sonnaert, Paul M. Parzel, Valentin Sinitsyn, Peter zu Jullenberg, Karol Osipovich e Floris L. Yates, 18 febbraio 2022, Confini nei circuiti neurali.
DOI: 10.3389 / fncir.2022.815838

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