NASA și-a luat angajamentul de a trimite oameni pe Marte până în anii 2030. Acesta este un obiectiv ambițios dacă ne gândim că o călătorie tipică dus-întors va dura între trei și șase luni, iar echipajele vor trebui să rămână pe planeta roșie timp de până la doi ani înainte ca alinierea planetară să permită întoarcerea acasă. Aceasta înseamnă că astronauții trebuie să trăiască în condiții de gravitație redusă (microgravitație) timp de aproximativ trei ani – cu mult peste recordul actual de 438 de zile neîntrerupte în spațiu, deținut de cosmonautul rus Valery Polyakov.
În primele zile ale călătoriilor spațiale, oamenii de știință au lucrat din greu pentru a afla cum să învingă forța gravitațională, astfel încât o rachetă să se poată catapulta și să se elibereze de atracția Pământului pentru a putea ateriza oameni pe Lună. Astăzi, gravitația rămâne în topul agendei științifice, dar de data aceasta suntem mai interesați de modul în care gravitația redusă afectează sănătatea astronauților – în special creierul lor. La urma urmei, am evoluat pentru a exista în gravitația Pământului (1 g), nu în imponderabilitatea spațiului (0 g) sau în microgravitația de pe Marte (0,3 g).
Atunci, cum anume face față creierul uman microgravitației? În mod deficitar, pe scurt – deși informațiile despre acest lucru sunt limitate. Acest lucru este surprinzător, deoarece suntem familiarizați cu fețele astronauților care devin roșii și umflate în timpul imponderabilității – un fenomen cunoscut în mod afectuos sub numele de „efectul Charlie Brown”, sau „sindromul picioarelor de pasăre cu capul umflat”. Acest lucru se datorează faptului că lichidul format în cea mai mare parte din sânge (celule și plasmă) și lichid cefalorahidian se deplasează spre cap, ceea ce face ca aceștia să aibă fețele rotunde și umflate și picioarele mai subțiri.
Aceste deplasări de fluid sunt, de asemenea, asociate cu răul de mișcare în spațiu, dureri de cap și greață. Ele au fost, de asemenea, mai recent, legate de vederea încețoșată din cauza unei acumulări de presiune pe măsură ce fluxul sanguin crește și creierul plutește în sus în interiorul craniului – o afecțiune numită sindromul tulburărilor de vedere și al presiunii intracraniene. Chiar dacă NASA consideră că acest sindrom este cel mai mare risc de sănătate pentru orice misiune pe Marte, aflarea cauzelor care îl provoacă și – o întrebare și mai dificilă – cum să îl prevenim, rămâne încă un mister.
Atunci, unde se încadrează cercetarea mea în toate acestea? Ei bine, cred că anumite părți ale creierului ajung să primească mult prea mult sânge pentru că oxidul nitric – o moleculă invizibilă care de obicei plutește în fluxul sanguin – se acumulează în sânge. Acest lucru face ca arterele care alimentează creierul cu sânge să se relaxeze, astfel încât acestea se deschid prea mult. Ca urmare a acestei creșteri neîncetate a fluxului sanguin, bariera hemato-encefalică – „amortizorul” creierului – poate fi depășită. Acest lucru permite ca apa să se acumuleze încet (o afecțiune numită edem), provocând umflarea creierului și o creștere a presiunii, care se poate agrava și din cauza limitelor în capacitatea sa de drenaj.
Gândiți-vă la aceasta ca la un râu care își revarsă malurile. Rezultatul final este că nu ajunge suficient de repede suficient oxigen la anumite părți ale creierului. Aceasta este o mare problemă care ar putea explica de ce apare vederea încețoșată, precum și efectele asupra altor abilități, inclusiv asupra agilității cognitive a astronauților (modul în care gândesc, se concentrează, raționează și se mișcă).
O călătorie în „cometa vomei”
Pentru a afla dacă ideea mea era corectă, trebuia să o testăm. Dar, în loc să cerem NASA o excursie pe Lună, am scăpat de legăturile gravitației terestre simulând imponderabilitatea într-un avion special poreclit „cometa de vomă”.
Prin urcarea și apoi scufundarea în aer, acest avion efectuează până la 30 dintre aceste „parabole” într-un singur zbor pentru a simula senzația de imponderabilitate. Ele durează doar 30 de secunde și trebuie să recunosc, este foarte captivant și chiar te face să te umfli la față!
Cu tot echipamentul bine fixat, am luat măsurători de la opt voluntari care au efectuat un singur zbor în fiecare zi, timp de patru zile. Am măsurat fluxul sanguin în diferite artere care alimentează creierul cu ajutorul unui ecograf doppler portabil, care funcționează prin ricoșarea undelor sonore de înaltă frecvență în celulele roșii din sângele în circulație. Am măsurat, de asemenea, nivelurile de oxid nitric în probele de sânge prelevate din vena antebrațului, precum și alte molecule invizibile, printre care se numără radicalii liberi și proteinele specifice creierului (care reflectă deteriorarea structurală a creierului), care ne-ar putea spune dacă bariera hemato-encefalică a fost forțată să se deschidă.
Constatările noastre inițiale au confirmat ceea ce am anticipat. Nivelurile de oxid nitric au crescut în urma unor reprize repetate de imponderabilitate, iar acest lucru a coincis cu creșterea fluxului sanguin, în special prin arterele care alimentează partea din spate a creierului. Acest lucru a forțat deschiderea barierei hemato-encefalice, deși nu a existat nicio dovadă de leziuni structurale ale creierului.
Planificăm acum să urmărim aceste studii cu evaluări mai detaliate ale deplasărilor de sânge și lichid în creier folosind tehnici de imagistică, cum ar fi rezonanța magnetică, pentru a confirma constatările noastre. Vom explora, de asemenea, efectele pe care le pot avea contramăsurile, cum ar fi pantalonii de aspirație din cauciuc – care creează o presiune negativă în jumătatea inferioară a corpului în ideea că pot ajuta la „aspirarea” sângelui din creierul astronautului – precum și medicamentele pentru a contracara creșterea oxidului nitric. Dar aceste descoperiri nu vor îmbunătăți doar călătoriile în spațiu – ele pot oferi, de asemenea, informații valoroase cu privire la motivul pentru care „gravitația” exercițiilor fizice este un medicament bun pentru creier și cum poate proteja împotriva demenței și a accidentului vascular cerebral la o vârstă mai înaintată.
.