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Viaggi nello Spazio: il cervello degli astronauti viene “ricablato”

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Lunghi viaggi nello spazio profondo possono cambiare il cervello umano.

Per la prima volta sono stati osservati dei cambiamenti nella connettività strutturale dell’encefalo.

È quello che hanno scoperto alcuni neuroscienziati della University of Antwerp, con uno studio pubblicato di recente sul Frontiers in Neural Circuits. I risultati mostrano delle modifiche microstrutturali in diversi tratti della materia bianca [parte del cervello e midollo spinale che contiene le fibre nervose, ndr], ovvero i tratti sensomotori.

Simili ricerche possono costituire la base per comprendere meglio come l’uomo e il suo sistema nervoso si adattano durante le missioni spaziali.

Immagine di un astronauta nello spazio. Credit: NASA

Il nostro cervello tende a modificarsi nella sua struttura e funzione lungo tutto l’arco della vita. Poiché l’esplorazione spaziale si sta aprendo a nuovi scenari, è di fondamentale importanza comprendere gli effetti del volo spaziale sul cervello umano.

È stato dimostrato che la permanenza nello Spazio può alterare la forma del sistema cerebrale adulto.

 

Grazie alla collaborazione tra l’Agenzia spaziale europea (ESA) e Roscosmos, un team di ricercatori internazionale, guidato dal dott. Floris Wuyts, ha preso in esame la materia bianca presente nella parte più profonda del cervello. La materia bianca sembra essere deputata alla comunicazione tra la materia grigia e il resto del nostro corpo, favorendo di conseguenza l’acquisizione e l’elaborazione delle informazioni.

Cervello “appreso”

Per analizzare la struttura e la funzione del cervello umano dopo un volo spaziale, gli scienziati hanno sfruttato la trattografia delle fibre, una tecnica di imaging cerebrale.

«La trattografia su fibra ci fornisce una specie di schema elettrico del cervello. Siamo i primi ad utilizzare questo metodo d’indagine e quindi anche i primi ad osservare simili cambiamenti nella struttura celebrale», spiega Wuyts.

Immagine di tratti neurali associati a modifiche pre-volo. Il blu indica le connessioni delle parti “superiore – inferiore”. Il verde indica le connessioni delle aree “anteriore – posteriore”. Il rosso indica le connessioni laterali “sinistra – destra”. Credit: University of Antwerp

Sono state acquisite scansioni MRI a diffusione (dMRI) di 12 astronauti maschi prima e dopo una missione nello spazio. I cosmonauti avevano tutti compiuto missioni di lunga durata con una media di 172 giorni.

 

I risultati preliminari sembrano dare credito al concetto di “cervello appreso”; ovvero il nostro sistema cerebrale ha un livello di neuroplasticità tale da potersi adattare in maniera relativamente rapida ai viaggi nello spazio.

«Abbiamo riscontrato cambiamenti nelle connessioni neurali tra diverse aree motorie del cervello», aggiunge il primo autore dello studio, Andrei Doroshin della Drexel University, «Le aree motorie sono centri cerebrali da cui partono i comandi per il movimento. In assenza di gravità, un astronauta necessita di adattare velocemente la sua motricità. Per fare ciò, il nostro studio dimostra che il loro cervello viene, per così dire, “ricablato”».

Immagini tratti neurali associati a modifiche del follow-up post-volo. Il blu indica le connessioni delle parti “superiore – inferiore”. Il verde indica le connessioni delle aree “anteriore – posteriore”. Il rosso indica le connessioni laterali “sinistra – destra”. Credit: University of Antwerp
Dopo sette mesi dall’ultimi volo spaziale, tali cambiamenti sono ancora visibili.

«Tutto ciò è sorprendente», spiega Wuyts, «Inizialmente pensavamo di aver rilevato cambiamenti nel corpo calloso, ovvero l’autostrada che collega gli emisferi del cervello. Il corpo calloso confina con i ventricoli cerebrali: una rete comunicante di camere piene di liquido, che possono espandersi come conseguenza di un volo nello spazio. I cambiamenti rilevati potrebbero essere causati dalla dilatazione di tali ventricoli, i quali inducono spostamenti anatomici del tessuto neurale. Quindi si osservano modifiche solamente nella forma e ciò pone la nostra ricerca su una prospettiva del tutto diversa».

Il futuro dell’uomo nello spazio

C’è la necessità di avere chiaro come i viaggi spaziali possono influenzare il nostro corpo. Sappiamo che l’assenza di gravità comporta la perdita di massa muscolare ed ossea; perciò si è agito per prevenire simili problemi, come ad esempio svolgere attività fisica per due ore al giorno. Bisogna anche tutelare il nostro cervello e lo studio degli scienziati della University of Antwer potrebbe essere il punto di partenza per agire in modo preventivo.

 

«La nostra ricerca è così pionieristica che non sappiamo bene dove ci porterà», conclude Wuyts, «I nostri risultati contribuiscono solo ad avere una comprensione generale di quanto accade al cervello umano nello spazio. È fondamentale andare a fondo della questione utilizzando nuovi approcci d’indagine e tecniche diverse».

Fonti:

Frontiers in Neural Circuits (Febraury 2022): “Brain Connectometry Changes in Space Travelers After Long-Duration Spaceflight” by Andrei Doroshin, Stevem Jillings, Ben Jeurissen, Elena Tomilovskaya, Ekaterina Pochenkova, Inna Nosikova, Alena Rumishiskaya, Liudmila Litvinova, Ilya Rukavishnikov, Chloë De Laet, Catho Schoenmaekers, Jan Sijbers, Steven Laureys, Victor Petrovichev, Angelique Van Ombergen, Jitka Annen, Stefan Sunaert, Paul M. Parize, Valentin Sinitsyn, Peter zu Eulenburg, Karol Osipowicz and Floris L. Wuyts.

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