El cerebro en el espacio: qué les sucede a los astronautas después de largos vuelos

En el marco de un proyecto internacional con la participación de Roscosmos y la Agencia Espacial Europea, los científicos analizaron por primera vez los datos obtenidos mediante resonancia magnética de difusión con tractografía del cerebro de los astronautas. Los investigadores observaron cambios significativos en las conexiones entre diferentes partes del cerebro, y algunos de los cambios persistieron incluso 7 meses después de regresar a la Tierra. Artículo publicado en Frontiers in Neural Circuits

Permanecer en órbita es una gran prueba para el cuerpo humano. La ausencia de la gravedad terrestre conduce a un mal funcionamiento del aparato vestibular, hace que los músculos funcionen de manera diferente, afecta la visión y otros órganos de percepción. Sin embargo, se sabe poco sobre cómo cambia el cerebro humano bajo la influencia de la ingravidez. Al mismo tiempo, la industria espacial se desarrolla a tal ritmo que las misiones a Marte podrían hacerse realidad muy pronto, lo que significa que los astronautas tendrán que pasar aún más tiempo en vuelos, quizás varios años. Los científicos están tratando de obtener una imagen más completa del impacto de la ingravidez en el cuerpo humano, lo que en el futuro ayudará a encontrar formas de proteger la salud de los astronautas.

En su estudio reciente, científicos de Rusia, Bélgica, Alemania, Estados Unidos y Australia analizaron los cambios en las vías (tramos) de materia blanca de los cerebros de los astronautas. La materia blanca es un haz de fibras nerviosas que conectan áreas de materia gris, que consisten en los cuerpos celulares de las neuronas. La materia gris es un procesador, un lugar de procesamiento de información, y la materia blanca es un conductor, un canal de comunicación a través del cual se transmiten señales entre diferentes áreas del cerebro, así como del cerebro al cuerpo.

Para ver los cambios en los tractos de materia blanca, los participantes se sometieron a imágenes de resonancia magnética de difusión cerebral (dMRI) y se utilizó una técnica de tractografía diferencial para analizar los datos. El método dMRI solo recientemente comenzó a usarse entre los cosmonautas, y él realizó la tractografía cerebral por primera vez. El método es único porque permite obtener una imagen tridimensional precisa de los tractos y estudiarlos a nivel microestructural. Además, la MRI de difusión es sensible a los cambios en la circulación de agua extracelular en la sustancia blanca. Esto es importante porque  estudios previos  del cerebro han demostrado que en el espacio, el líquido dentro del cráneo se redistribuye.

Los científicos estaban interesados ​​en seguir la dinámica de los cambios en los cerebros de los astronautas. Por lo tanto, los participantes se sometieron a una tomografía antes del vuelo, 10 días después del vuelo y 7 meses después de regresar a la Tierra. En total, participaron en el proyecto 12 cosmonautas rusos, que pasaron una media de 172 días en la ISS.

Como resultado, los científicos encontraron múltiples cambios en los tractos de materia blanca del cerebro asociados con las funciones sensoriomotoras, visuales y del habla. Previamente, los investigadores ya habían notado cambios, por ejemplo, en las áreas motoras de la corteza cerebral, pero se demostró por primera vez que los cambios ocurren a un nivel más profundo, en las conexiones mismas entre las regiones del cerebro.

Esta capacidad del cerebro para cambiar y reconfigurar sus conexiones bajo la influencia de la experiencia se denomina neuroplasticidad. Gracias a esto, una persona puede adaptarse al menos parcialmente a condiciones ambientales extremas. Es cierto que aún no hay datos confiables sobre cómo estos cambios afectan la salud humana y las capacidades cognitivas.

Por otro lado, los autores del estudio señalan que los cambios en el cerebro no se explican solo por la neuroplasticidad. Parte de los tractos se reconstruye debido a cambios en la forma de algunas partes del cerebro y la redistribución de líquido dentro del cráneo bajo la influencia de la ingravidez. Por ejemplo, el cuerpo calloso, la vía nerviosa principal que conecta los dos hemisferios del cerebro, cambia bajo la presión de los ventrículos adyacentes. Estas son cavidades llenas de líquido en el cerebro que se expanden en el espacio.

Curiosamente, durante la tomografía repetida 7 meses después del vuelo, aún se conservaron algunos de los cambios en los cerebros de los astronautas.

“Nuestro estudio es uno de los pasos importantes para comprender lo que le sucede al cerebro en el espacio. Todavía tenemos mucho que aprender: cuál es la naturaleza de los cambios observados, cuáles se deben a la neuroplasticidad y cuáles se deben a la redistribución del líquido y los cambios anatómicos asociados en el cerebro durante el vuelo. ¿Cuál es su dinámica? ¿Por qué algunos desaparecen rápidamente después del vuelo, mientras que otros persisten? Finalmente, cómo se relacionan estos cambios con el éxito de la adaptación humana a las condiciones de los vuelos espaciales. Todas estas son perspectivas para futuras investigaciones”, dice  Ekaterina Pechenkova , una de las autoras del trabajo e investigadora líder en  el Laboratorio de Investigación Cognitiva  HSE.

Dichos estudios ayudarán a comprender qué tipo de sistema de entrenamiento y mantenimiento es necesario para el cerebro de los viajeros espaciales, junto con los conjuntos de ejercicios y simuladores existentes para el sistema musculoesquelético.

Poisknews

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