Cérebros em Marte: como as viagens espaciais afetam a função cognitiva

Quem quer ir a Marte? Surpreendentemente, não tão poucas pessoas. A idéia de colonizar o planeta vermelho circula na sociedade há mais de um ano, mas até agora ninguém cultivava batatas em Marte. Existem muitas razões para isso. Uma das principais é a necessidade de calcular todos os aspectos de uma jornada tão longa, perigosa e imprevisível, sem mencionar estar em um planeta com um ambiente muito hostil. Os engenheiros estão envolvidos em naves espaciais, planet rovers, residências e trajes espaciais para futuros colonos. Mas o homem está no centro de toda essa riqueza tecnológica, e entender como seu corpo se sentirá durante longos vôos espaciais e durante a vida em outro planeta é uma prioridade. Portanto, cientistas da Universidade da Carolina do Sul decidiram realizar um estudo do cérebro, sua estrutura e todas as possíveis alterações cognitivas que possam ocorrer nele, se viajar para Marte. Como exatamente o cérebro muda dependendo do tempo gasto no espaço, como isso afeta o comportamento humano, e há algum medo da futura missão de colonizar Marte? As respostas a essas perguntas aprendemos com o relatório do grupo de pesquisa. Vamos lá

Base de estudo

O misterioso e misterioso Marte, que visitou repetidamente o papel da localização central das obras de ficção científica, está muito perto de nosso planeta Terra, a escala do Universo, é claro. A distância mínima entre os planetas é 54,6, a máxima é 401 e a média é cerca de 225. E tudo isso em milhões de quilômetros. Para as pessoas comuns, essa é uma distância tremenda e para os conhecedores do espaço - uma curta caminhada. No entanto, para superar essas distâncias com as tecnologias que temos, levará de 150 a 300 dias, dependendo da velocidade do movimento, da posição da Terra em relação a Marte e da trajetória de vôo. Para muitos astronautas que visitaram a ISS, isso não é tão longo, mas há uma diferença entre a estação orbital e o espaço entre os planetas.

Estudos anteriores do cérebro depois de estar na ISS já foram realizados. O resultado desses estudos foi a identificação do deslocamento vertical do cérebro, o acúmulo de tecidos eloquentes ( eloquentes ) * do cérebro no vértice (coroa) e a expansão dos ventrículos do cérebro.

Tecido cerebral eloquente * - este termo refere-se a uma região do cérebro cuja remoção levará à perda de habilidades linguísticas, problemas sensoriais, paralisia parcial ou completa.

Os pesquisadores observam que os dados obtidos anteriormente sobre as mudanças que ocorrem no corpo dos astronautas durante e após a órbita, embora sejam conhecidos pelos cientistas, ainda não são totalmente compreendidos. Assim, por exemplo, a etiologia e o significado funcional das mudanças estruturais no cérebro ainda não são claras. No trabalho que estamos considerando hoje, os cientistas decidiram examinar com mais detalhes essas anomalias e descobrir como estão relacionadas as mudanças estruturais no cérebro antes / depois do voo e as características cognitivas / motoras de uma pessoa.

Além disso, os cientistas decidiram vincular o estudo da estrutura do cérebro dos astronautas e a síndrome já conhecida associada às viagens espaciais. Em 2017, verificou-se que uma longa permanência na ISS causou algumas alterações oftalmológicas em vários astronautas: alterações na acuidade visual, manchas de "algodão" e dobras coróides na retina (alterações isquêmicas na retina) e inchaço da cabeça do nervo óptico. A NASA deu a essas mudanças o nome comum - SANS ( síndrome neuro-ocular associada a vôos espaciais ), ou seja, síndrome neuro-ocular associada a viagens espaciais.

Os pesquisadores acreditam que as alterações no cérebro estão diretamente relacionadas ao SANS e podem afetar outros aspectos do trabalho do corpo, incluindo as funções cognitivas.

Resultados da pesquisa

O estudo do cérebro dos astronautas foi realizado em várias etapas, durante as quais os cientistas prestaram atenção a um determinado indicador. A seguir, consideramos os pontos dos resultados das análises e testes.

Análise do volume por segmentos de tecido cerebral

Nenhuma mudança significativa antes e depois do voo no volume total de substância cinzenta ou branca foi detectada pelos astronautas da nave espacial ou pelos astronautas da ISS.


Tabela 1: dados referentes às mudanças no volume de substância cinzenta e branca nos astronautas antes / depois do voo no ônibus espacial e na ISS.

Como esperado, foi encontrado um aumento significativo no volume ventricular total nos astronautas após o voo no ISS, mas não nos astronautas após o voo no ônibus espacial (10,7% - ISS e 0% - ônibus, 1A ).


Imagem Nº 1

Para os astronautas da ISS, a variação percentual no volume ventricular dos ventrículos lateral esquerdo, lateral direito, terceiro e quarto ventrículos foi: 17,1% ± 6 7,3%, 15,2% ± 6 8,4%, 15,4% ± 6 4,9% e 0,83% ± 6 4,57%, respectivamente. O valor de% ∆VV (variação percentual no volume ventricular total) variou antes / depois do voo, dependendo da sua duração ( 1B ). Curiosamente, o valor de% ∆VV nos astronautas mais jovens foi maior que nos astronautas mais velhos ( 1C ).

Avaliação de alterações locais nos limites do cérebro

Dado o fato previamente estabelecido de deslocamento do tecido cerebral devido à presença na ISS, os cientistas analisaram o deslocamento local do tecido cerebral na interface entre o cérebro e o líquido cefalorraquidiano. Os astronautas que passaram por longas missões espaciais mostraram mudanças locais significativas na estrutura do cérebro (imagem abaixo).


Imagem 2: imagem de ressonância magnética do cérebro de um astronauta mostrando o acúmulo de tecido cerebral eloquente na região do vértice (cor vermelha) e deslocamento local do tecido (cor azul).

Durante o estudo, observou-se apinhamento do tecido cerebral parenquimatoso * da coroa, acompanhado por apinhamento das regiões motora, pré-motora e sensório-motora primária. Também foi revelada uma mudança no tecido cerebral ao longo das bordas do ventrículo, o que é consistente com as observações anteriores sobre o aumento ventricular.

Parênquima * - tecido cerebral funcional, constituído por neurônios e neuroglia. Lesões nessa área do cérebro podem levar a comprometimento cognitivo e até a morte.

Ao mesmo tempo, os astronautas que experimentaram vôos espaciais de curto prazo (ônibus espacial) não mostraram desvios.

A relação entre alterações estruturais do cérebro e habilidades motoras

Tabela 2: resultados dos testes de habilidades motoras dos astronautas antes / depois dos vôos e antes / depois da ISS.

Testes de motilidade mostraram que alterações estruturais locais no núcleo caudado esquerdo, no entanto, levaram a uma diminuição no controle postural * ( 3A ).

Reflexo postural * - um conjunto de reações e reflexos que garantem a preservação de uma certa posição do corpo ou parte do corpo no espaço.

Imagem No. 3: Alterações locais no parênquima cerebral que afetam os resultados dos testes motores.

Testes para restaurar a posição do corpo após uma queda e manter uma posição estacionária também mostraram um efeito nas alterações motoras locais no parênquima cerebral ( 3B ).

O tempo gasto pelos astronautas nos testes de “caminhada” e “agachamento” ( 3C ) foi mais do que o normal, o que indica a influência de mudanças locais no córtex cingulado, que desempenha um papel importante na implementação das funções executivas.

Resumindo o resultado intermediário, as alterações no cérebro causadas por uma estadia prolongada na ISS (no contexto do estudo) afetam diretamente a capacidade de uma pessoa de executar determinadas tarefas relacionadas à motilidade. Esses desvios não podem ser chamados de críticos ou afetam negativamente as tarefas cotidianas ou profissionais, mas o fato de sua presença indica a necessidade de um estudo mais aprofundado desse aspecto do cérebro humano.

Os cientistas também decidiram testar a relação entre os valores de% ∆VV e os resultados dos testes motores (tabela abaixo).


Tabela 3: Correlação entre a variação percentual no volume ventricular total e a variação percentual nos resultados dos testes de motilidade de 8 astronautas (7 pessoas - ISS e 1 - lançadeira).

Foi encontrada correlação significativa nos testes para restaurar a posição corporal após uma queda e manter uma posição fixa. Isso sugere que indivíduos com um aumento maior em% ∆VV tiveram dificuldades no controle postural devido ao voo espacial.

A relação entre alterações estruturais do cérebro e função cognitiva

Todos os sujeitos antes do estudo passaram no teste padrão WinSCAT ( Ferramenta de Avaliação Neuro-Cognitiva do Windows Spaceflight ) para todos os astronautas, que avalia funções neurocognitivas.


Captura de tela de uma versão anterior do WinSCAT (encontrada aqui ).

Este programa consiste em várias perguntas e tarefas (lógica, matemática, etc.).

No entanto, os resultados do WinSCAT não mostram correlação com a duração do voo. Portanto, como dizem os cientistas, este programa não pode ser levado em consideração neste estudo.


Tabela 4: estatísticas dos testes dos astronautas do WinSCAT antes e depois dos vôos para a ISS.

Após o vôo, os astronautas mostraram uma diminuição significativa na precisão da realização de testes CDS (sequências codificadas) e testes de treinamento. No entanto, foi observada uma melhora na velocidade do teste CDS e do teste de economia de atenção.

Em seguida, os cientistas decidiram verificar o volume cerebral e as funções cognitivas, bem como a relação entre eles. Durante este estudo, foram identificados três locais de substância branca que estão associados a uma alteração no tempo de resposta à CPT (tarefas cognitivas).


Imagem 4: Deformação local do parênquima cerebral associada ao sucesso do teste de desempenho contínuo.

Imagens cerebrais de astronautas após o voo, nas quais o tempo de reação ao teste sofreu redução mínima, mostraram a presença de alterações estruturais em três regiões da substância branca, a saber, uma alteração no volume.

O volume ventricular, como no teste de decodificação de seqüências codificadas, também teve uma correlação negativa com o sucesso dos testes de desempenho contínuos. Os astronautas cujos ventrículos aumentaram de volume após o voo mostraram uma diminuição na precisão e velocidade dos testes.

Dos 12 astronautas que estavam na ISS há muito tempo, havia quatro que apresentavam sinais de SANS: três tinham dobras coróides na retina e o quarto, por punção lombar, revelou aumento da pressão intracraniana e inchaço do disco óptico.

Curiosamente, os quatro astronautas com SANS tiveram significativamente menos alterações no volume ventricular do cérebro do que os oito sem SANS: 12,8% versus 6,5%. No entanto, os cientistas não estão prontos para considerar essas observações cem por cento corretas e representativas em relação a todos os astronautas que passaram por longos voos espaciais, uma vez que o número de sujeitos no estudo é muito pequeno. Mas, no futuro, essa observação incomum receberá um estudo mais detalhado.

Se você reunir os resultados de todos os testes e a ressonância magnética, surge uma imagem definitiva da conexão entre as viagens espaciais e as mudanças estruturais no cérebro.

Em primeiro lugar, essa é uma correlação temporária - as alterações no cérebro se tornam mais pronunciadas com o aumento do tempo gasto no espaço. Segundo, idade - o efeito de longas viagens espaciais é mais pronunciado entre os jovens astronautas. Em terceiro lugar, cognitiva - todas as mudanças encontradas no cérebro de uma maneira ou de outra influenciaram as funções cognitivas dos astronautas, cuja qualidade de implementação diminuiu após os vôos.

O estudo envolveu 19 astronautas: 6 homens e 1 mulher (idade média 46,7 ± 2,1 anos) que voaram no ônibus espacial (14,7 ± 1,6 dias), bem como 10 homens e 2 mulheres (idade média 47,5 ± 4,8 anos) que ficaram no ISS (162,7 ± 21,8 dias). Por um lado, esse número de sujeitos pode não ser suficiente para descrever todos os aspectos da influência do espaço nas mudanças no cérebro humano, mas isso é suficiente para afirmar inequivocamente que existem tais mudanças. Portanto, eles devem ser levados em consideração no planejamento de longos voos espaciais e da possível colonização de Marte.

Para um conhecimento mais detalhado das nuances do estudo, recomendo que você analise o relatório dos cientistas e materiais adicionais .

Epílogo

Neste trabalho, verificou-se que permanecer no espaço tem um efeito direto sobre as mudanças na estrutura do cérebro humano e, como resultado, sobre suas funções cognitivas. Uma declaração semelhante poderia ser feita sem a realização de pesquisas, mas era necessário estabelecer exatamente quais mudanças estão ocorrendo e como exatamente elas afetam os astronautas após longos vôos.

Testes de habilidades motoras e processos de pensamento mostraram uma diminuição na velocidade e precisão de sua execução, e a ressonância magnética tornou possível determinar quais partes do cérebro foram afetadas e são a fonte dessas alterações nas funções cognitivas.

Também vale a pena considerar que os participantes do estudo eram astronautas treinados, que passam muito tempo se preparando antes dos voos, afetando não apenas seu estado físico, mas também mental. Se os profissionais foram afetados pela correlação negativa entre o cosmos e as funções cognitivas, o que podemos dizer sobre as pessoas comuns?

Esta é precisamente a importância deste estudo. Como o zelo de uma pessoa por explorar o espaço e colonizar planetas não pode ser aplacado, é necessário estar o mais preparado possível para uma tarefa tão perigosa e imprevisível.

Os autores do nosso estudo consideram que é necessário dar prioridade ao cérebro humano, se quisermos arar com sucesso as extensões da galáxia. Antes de tudo, na opinião deles, é necessário focar no estudo da adaptação do cérebro ao espaço e desenvolver novos métodos que possam melhorar e acelerar esse processo.

A viagem espacial não é uma tarefa fácil e requer levar em consideração todos os detalhes, todas as opções possíveis para o desenvolvimento de eventos, todos os problemas e todas as soluções. Isso deve interessar não apenas o componente técnico, porque no centro de todos esses ônibus espaciais, foguetes, satélites, planet rovers e outros equipamentos incríveis, sempre haverá um homem - uma criatura com suas próprias vantagens e desvantagens.


Obrigado pela atenção, fique curioso e tenha um ótimo final de semana a todos, pessoal! :)

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