La NASA se ha comprometido a enviar seres humanos a Marte en la década de 2030. Se trata de un objetivo ambicioso si se piensa que un viaje típico de ida y vuelta durará entre tres y seis meses y que las tripulaciones deberán permanecer en el planeta rojo hasta dos años antes de que la alineación planetaria permita el viaje de vuelta a casa. Esto significa que los astronautas tendrán que vivir en gravedad reducida (micro) durante unos tres años, mucho más que el actual récord de 438 días continuos en el espacio que ostenta el cosmonauta ruso Valery Polyakov.
En los primeros tiempos de los viajes espaciales, los científicos se esforzaron por averiguar cómo superar la fuerza de la gravedad para que un cohete pudiera catapultarse libre de la atracción de la Tierra con el fin de aterrizar seres humanos en la Luna. Hoy en día, la gravedad sigue siendo una de las prioridades de la ciencia, pero esta vez nos interesa más cómo afecta la gravedad reducida a la salud de los astronautas, especialmente a su cerebro. Al fin y al cabo, hemos evolucionado para existir dentro de la gravedad de la Tierra (1 g), no en la ingravidez del espacio (0 g) ni en la microgravedad de Marte (0,3 g).
Entonces, ¿cómo se las arregla exactamente el cerebro humano con la microgravedad? En pocas palabras, mal, aunque la información al respecto es limitada. Esto es sorprendente, ya que estamos familiarizados con los rostros de los astronautas que se enrojecen e hinchan durante la ingravidez – un fenómeno conocido cariñosamente como el «efecto Charlie Brown», o el «síndrome de las piernas de pájaro de la cabeza hinchada». Esto se debe a que el fluido compuesto mayoritariamente por sangre (células y plasma) y líquido cefalorraquídeo se desplaza hacia la cabeza, provocando que tengan caras redondas e hinchadas y piernas más delgadas.
Estos desplazamientos de fluido también se asocian con el mareo espacial, los dolores de cabeza y las náuseas. También, más recientemente, se han relacionado con la visión borrosa debido a la acumulación de presión a medida que el flujo sanguíneo aumenta y el cerebro flota hacia arriba dentro del cráneo, una condición llamada síndrome de discapacidad visual y presión intracraneal. Aunque la NASA considera que este síndrome es el principal riesgo para la salud de cualquier misión a Marte, averiguar qué lo causa y -una cuestión aún más difícil- cómo prevenirlo, sigue siendo un misterio.
Entonces, ¿dónde encaja mi investigación en esto? Bueno, creo que ciertas partes del cerebro acaban recibiendo demasiada sangre porque el óxido nítrico -una molécula invisible que suele flotar en el torrente sanguíneo- se acumula en él. Esto hace que las arterias que suministran sangre al cerebro se relajen, de modo que se abren demasiado. Como resultado de este incesante aumento del flujo sanguíneo, la barrera hematoencefálica -el «amortiguador» del cerebro- puede verse superada. Esto permite que el agua se acumule lentamente (una condición llamada edema), causando la hinchazón del cerebro y un aumento de la presión que también puede empeorar debido a los límites en su capacidad de drenaje.
Piensa en ello como un río que se desborda. El resultado final es que no llega suficiente oxígeno a partes del cerebro con la suficiente rapidez. Este es un gran problema que podría explicar por qué se produce la visión borrosa, así como los efectos en otras habilidades, incluyendo la agilidad cognitiva de los astronautas (cómo piensan, se concentran, razonan y se mueven).
Un viaje en el ‘cometa del vómito’
Para averiguar si mi idea era correcta, necesitábamos probarla. Pero en lugar de pedirle a la NASA un viaje a la luna, escapamos de las ataduras de la gravedad terrestre simulando la ingravidez en un avión especial apodado «cometa vómito».
Al subir y luego sumergirse en el aire, este avión realiza hasta 30 de estas «parábolas» en un solo vuelo para simular la sensación de ingravidez. Sólo duran 30 segundos y debo admitir que es muy adictivo y realmente se te hincha la cara.
Con todo el equipo bien sujeto, tomamos medidas de ocho voluntarios que realizaron un único vuelo diario durante cuatro días. Medimos el flujo sanguíneo en diferentes arterias que irrigan el cerebro utilizando un ultrasonido doppler portátil, que funciona haciendo rebotar ondas sonoras de alta frecuencia en los glóbulos rojos circulantes. También medimos los niveles de óxido nítrico en muestras de sangre tomadas de la vena del antebrazo, así como otras moléculas invisibles que incluían radicales libres y proteínas específicas del cerebro (que reflejan daños estructurales en el cerebro) que podrían indicarnos si la barrera hematoencefálica ha sido forzada.
Nuestros primeros resultados confirmaron lo que habíamos previsto. Los niveles de óxido nítrico aumentaron tras repetidos episodios de ingravidez, y esto coincidió con un aumento del flujo sanguíneo, especialmente a través de las arterias que abastecen la parte posterior del cerebro. Esto forzó la apertura de la barrera hematoencefálica, aunque no hubo evidencia de daños estructurales en el cerebro.
Ahora estamos planeando seguir estos estudios con evaluaciones más detalladas de los desplazamientos de sangre y fluidos en el cerebro utilizando técnicas de imagen como la resonancia magnética para confirmar nuestros hallazgos. También vamos a explorar los efectos de contramedidas como los pantalones de succión de goma -que crean una presión negativa en la mitad inferior del cuerpo con la idea de que pueden ayudar a «succionar» la sangre del cerebro del astronauta-, así como los fármacos para contrarrestar el aumento del óxido nítrico. Pero estos descubrimientos no sólo mejorarán los viajes espaciales, sino que también pueden aportar información valiosa sobre por qué la «gravedad» del ejercicio es una buena medicina para el cerebro y cómo puede proteger contra la demencia y los accidentes cerebrovasculares en la edad adulta.