Wszelkie doświadczenia, które nas spotykają, wywierają wpływ zarówno na strukturę, jak i na działanie mózgu – to fenomen znany jako neuroplastyczność. Pobyt w kosmosie – środowisku diametralnie różnym od tego, jakie znamy na co dzień – także wywołuje zmiany fizjologiczne w organizmie. A ponieważ ludzie nieustannie poszerzają horyzont eksploracji pozaziemskich, zrozumienie jak pobyt w przestrzeni kosmicznej wpływa na ciało i mózg jest niesłychanie istotne. Wyniki wcześniejszych badań sugerują, że życie w stanie nieważkości modyfikuje plastyczne struktury neuronowe. Zachęceni tymi rezultatami naukowcy z Roskosmos i Europejskiej Agencji Kosmicznej wykorzystali nowoczesną technikę obrazowania szlaków neuronalnych aby dokładniej zbadać ich przebieg u astronautów. Ich odkrycia zostały opisane na łamach czasopisma “Frontiers in Neural Circuits”.
Dr Floris Wyuts z University of Antwerp w Belgii i jego współpracownicy sprawdzili, jak długi pobyt w stanie nieważkości wpływa na strukturę szlaków aksonalnych w głębi mózgu. Te szlaki, zwane istotą białą, odpowiadają przede wszystkim za komunikację pomiędzy skupiskami ciał komórek nerwowych (istotą szarą) w mózgu i pozostałych częściach ciała. Umożliwiają szybkie przesyłanie informacji pośród poszczególnych obszarów mózgu. Być może najlepiej znany przykład istoty białej to ciało modzelowate, zwane także spoidłem wielkim, które łączy obie półkule. W skrócie – istota biała odpowiada za przesyłanie informacji, a istota szara – za jej przetwarzanie.
Do zbadania struktury i funkcjonowania istoty białej mózgu astronautów naukowcy wykorzystali nieinwazyjną technologię traktografii. W ten sposób zwizualizowali przebieg szlaków neuronalnych u 12 kosmonautów płci męskiej. Pomiaru dokonali dwukrotnie – tuż przed wyprawą w kosmos i od razu po jej zakończeniu. Średni czas trwania tych podróży wyniósł 172 dni. Dodatkowo 8 z badanych wzięło udział w jeszcze jednym pomiarze, siedem miesięcy później. To pierwsze w historii nauki badanie, w którym wykorzystano traktografię włókien do wykrycia zmian wywołanych pobytem w przestrzeni pozaziemskiej. Bowiem wyniki pomiarów nie pozostawiły wątpliwości – mózg człowieka faktycznie dostosował się do warunków panujących w kosmosie, co wywarło widoczny wpływ na jego strukturę. Co więcej, zmiany te były wciąż wyraźne nawet w siedem miesięcy po powrocie na Ziemię.
“Znaleźliśmy zmiany w szlakach aksonalnych łączących kilka obszarów motorycznych mózgu. Te obszary inicjują i kontrolują wykonywanie ruchów. W nieważkości astronauci muszą diametralnie zmienić sposób poruszania się. Wyniki naszego badania pokazują, że zmiany behawioralne są widoczne także na poziomie neuronalnym. To tak, jakby pobyt w kosmosie przeprogramował mózgi astronautów” – opowiada Andrei Doroshin z Drexel University, autor badania.
Wyniki wcześniejszych badań wskazały, że zmianom związanym z neuroplastycznością ulegały ośrodki motoryczne mózgu. Rezultaty tego badania wskazują zaś na występowanie tego samego zjawiska w przypadku połączeń pomiędzy tymi obszarami. Ponadto ilustrują one potrzebę głębszego zrozumienia, jak podróże kosmiczne wpływają na ciało człowieka i pokazują, że obrazowanie mózgu stanowi odpowiednie narzędzie do uzupełnienia luki w naszej dotychczasowej wiedzy. Jest to szczególnie istotne z perspektywy zdrowia i dobrostanu kosmonautów. Obecnie, po powrocie na Ziemię, otrzymują oni zalecenia odnośnie poprawy stanu mięśni i kości, takie jak szczegółowy program ćwiczeń. Jednak czy to wystarczy, by odwrócić zmiany w ich mózgach? Na to pytanie odpowiedzą nam wyniki kolejnych badań.
