Mózgi astronautów „przeprogramowane” podczas misji kosmicznych

Nowe badanie zostało opublikowane w Granice w obwodach neuronowych Jest pierwszym, który analizuje Łączność strukturalna występująca w mózgu zmienia się po długim locie w kosmos. Wyniki pokazują znaczące zmiany w mikrostrukturze wielu traktów istoty białej, takich jak trakty czuciowe. Badanie może stanowić podstawę przyszłych badań nad pełnym zakresem zmian w mózgu podczas eksploracji kosmosu przez człowieka.

Nasz mózg może zmieniać się i dostosowywać w strukturze i funkcjonowaniu przez całe nasze życie. Ponieważ eksploracja kosmosu przez ludzi osiąga nowe wyżyny, zrozumienie wpływu lotów kosmicznych na ludzki mózg ma kluczowe znaczenie. Wcześniejsze badania wykazały, że lot kosmiczny może zmienić wygląd i funkcję dorosłego mózgu.

W ramach projektu realizowanego wspólnie przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) i Roscosmos, zespół międzynarodowych naukowców kierowany przez dr Florisa Wittesa z Uniwersytetu w Antwerpii zbadał mózgi ludzi podróżujących w kosmosie.

Wuyts i współpracownicy po raz pierwszy zbadali strukturalne zmiany w mózgu po locie kosmicznym na poziomie ciągów istoty białej głęboko w mózgu.

Istota biała odnosi się do części mózgu odpowiedzialnych za komunikację między materią szarą a ciałem oraz między różnymi obszarami istoty szarej. Krótko mówiąc, istota biała jest kanałem komunikacyjnym mózgu, a istota szara jest miejscem przetwarzania informacji.

wykształcony mózg

Aby zbadać strukturę i funkcję mózgu po locie kosmicznym, naukowcy wykorzystali technologię obrazowania mózgu zwaną światłowodami.

Obrazowanie przewodu za pomocą włókien daje rodzaj schematu połączeń mózgu. Nasze badanie jest pierwszym, w którym zastosowano tę konkretną metodę do wykrywania zmian w strukturze mózgu po locie w kosmos, wyjaśnił Yates.

Wuyts i jego zespół uzyskali skany propagacyjnego rezonansu magnetycznego (dMRI) 12 astronautów płci męskiej tuż przed i po ich lotach w kosmos. Zgromadzili również osiem kolejnych skanów, siedem miesięcy po zakończeniu lotu kosmicznego. Wszyscy astronauci uczestniczyli w długotrwałych misjach o średniej długości 172 dni.

Naukowcy znaleźli dowody na istnienie koncepcji „uczonego mózgu”. Innymi słowy, poziom neuroplastyczności musi dostosować się do lotu kosmicznego. „Znaleźliśmy zmiany w połączeniach nerwowych między kilkoma obszarami motorycznymi w mózgu” – powiedział pierwszy autor, Andrei Doroshin z Drexel University. „Obszary motoryczne to centra mózgu, w których inicjowane są polecenia ruchów. W stanie nieważkości astronauta musi radykalnie dostosować swoje strategie ruchu w porównaniu z Ziemią. Nasze badania pokazują, że ich mózg jest, że tak powiem, przeprogramowany”.

Dalsze badania wykazały, że siedem miesięcy po powrocie na Ziemię zmiany te były nadal widoczne.

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

Autorzy znaleźli również wyjaśnienie anatomicznych przesunięć mózgu obserwowanych po locie w kosmos.

„Początkowo myśleliśmy, że wykryliśmy zmiany w Ciało modzelowatektóra jest centralną autostradą łączącą dwie półkule mózgu” – wyjaśnił Wyatt Ciało modzelowate Graniczą z komorami mózgu, połączoną siecią wypełnionych płynem komór, które rozszerzają się w wyniku podróży kosmicznych.

„Zmiany strukturalne, które początkowo znaleźliśmy w Ciało modzelowate W rzeczywistości jest to spowodowane rozszerzeniem komór, które powoduje anatomiczne przesunięcia sąsiedniej tkanki nerwowej” – powiedział Wuyts. „Gdy początkowo sądzono, że w mózgu zaszły prawdziwe zmiany strukturalne, zauważamy tylko zmiany kształtu. To stawia wyniki w innej perspektywie. „

Przyszłość badań lotów kosmicznych

Badanie pokazuje potrzebę zrozumienia, w jaki sposób loty kosmiczne wpływają na nasze ciała, w szczególności poprzez długoterminowe badania wpływu na ludzki mózg. Istnieją aktualne środki zaradcze na utratę mięśni i kości, takie jak ćwiczenia przez co najmniej dwie godziny dziennie. Przyszłe badania mogą dostarczyć dowodów na to, że dla mózgu konieczne są środki zaradcze.

„Te wyniki dają nam dodatkowe elementy całej układanki. Ponieważ te badania są tak przełomowe, nie wiemy, jak będzie wyglądać cała układanka. Wyniki te przyczyniają się do naszego ogólnego zrozumienia tego, co dzieje się w mózgach podróżnicy kosmiczni.Konieczne jest zachowanie tego kierunku badań, szukanie zmian w mózgu spowodowanych lotami kosmicznymi z różnych perspektyw i przy użyciu różnych technik.

Odniesienie: „Zmiany łączności mózgów w podróżnikach kosmicznych po długim locie kosmicznym” autorstwa Andrieja Doroshina, Stephena Gillingsa, Bena Goresina, Eleny Tomiłowskiej, Jekateryny Pieczenkowej, Inny Nosikowej, Aliny Rumcziskiej, Ludmiły Litwinowej, Ilyi Rukawisznikowa, Chloe Kathuen i Jana Sikorskiego Wiktor Pietrowiczow, Angelique van Ombergen, Jitka Anen, Stefan Sonnaert, Paul M. Parzel, Valentin Sinitsyn, Peter zu Jullenberg, Karol Osipovich i Floris L. Yates, 18 lutego 2022, Granice w obwodach neuronowych.
DOI: 10.3389 / fncir.2022.815838