El cerebro de los astronautas que están medio año en el espacio reconfigura las conexiones de los centros sensoriomotores para adaptarse a los movimientos en condiciones de ingravidez. La neuroplasticidad funciona también en el espacio.
Investigadores europeos y rusos han descubierto que en los cerebros de los astronautas que han pasado aproximadamente medio año en el espacio, aparecen cambios microestructurales en la sustancia blanca que conecta las áreas sensoriomotoras, y que estos cambios en las conexiones persisten al menos seis meses después.
Este descubrimiento constata que el cerebro se adapta al vuelo espacial a través de la neuroplasticidad: reconfigura las conexiones entre los centros sensoriomotores para adaptarse a los movimientos en condiciones de ingravidez, según informan los autores de esta investigación en un artículo publicado en la revista Frontiers in Neural Circuits.
Por estudios anteriores se ha sabido que los vuelos espaciales pueden cambiar seriamente, tanto las conexiones funcionales como la organización microestructural del cerebro.
Por ejemplo, después de regresar de un largo vuelo espacial, los astronautas experimentan un desplazamiento hacia arriba del cerebro dentro del cráneo, así como cambios fisiológicos como una disminución en el volumen de la materia gris y blanca, expansión de los ventrículos (donde se origina y circula el líquido cefalorraquídeo) y un aumento en el volumen del cerebro.
72 astronautas, medio año en el espacio
Estos efectos, al menos en parte, persisten después de regresar a la Tierra. Sin embargo, no se sabe si esto se debe puramente a un efecto mecánico sobre el cerebro, es decir, a su desplazamiento y aumento de la cantidad de líquido cefalorraquídeo que comprime los tejidos adyacentes, o a la neuroplasticidad, que es la propiedad del cerebro de cambiar y adaptarse a lo largo de la vida.
Para responder a esta pregunta, un equipo de investigadores internacionales, dirigido por Floris Wuyts, de la Universidad de Amberes en Bélgica, y por Elena Tomilovskaya, del Instituto de Problemas Biomédicos de la Academia de Ciencias de Rusia, ha investigado, por primera vez, los cambios estructurales que ocurren en el cerebro después de un vuelo espacial a nivel de los tractos de la sustancia blanca del cerebro profundo.
La sustancia blanca es el canal de comunicación del cerebro, mientras que la materia gris es donde se realiza el procesamiento de la información.
El estudio se desarrolló en 12 astronautas que pasaron un promedio de 172 días en la Estación Espacial Internacional. Todos los participantes se sometieron a escáneres cerebrales uno o dos meses antes del vuelo espacial, luego un promedio de diez días después de regresar a la Tierra, y finalmente una tercera vez, aunque solo ocho participantes, un promedio de 230 días después de regresar de la estación espacial.
Esquema eléctrico del cerebro
Para estudiar la estructura y función del cerebro después de un vuelo espacial, los investigadores utilizaron una técnica de imágenes cerebrales llamada tractografía, que proporciona una especie de esquema eléctrico del cerebro.
Esta técnica se usa para poner de manifiesto los tractos neurales. Utiliza técnicas especiales de imagen por resonancia magnética y análisis de imágenes asistido por ordenador. El resultado se presenta en imágenes bi y tridimensionales.
La tractografía permite rastrear el patrón de conexiones entre diferentes áreas dentro del cerebro. Usando esta técnica, los investigadores descubrieron cambios microestructurales en las vías que unen las áreas sensoriomotoras.
Estos cambios, según los investigadores, demuestran que un astronauta en estado de ingravidez, cuando reestructura su forma de moverse en el espacio con respecto a la Tierra, altera la red de conexiones entre los centros sensoriomotores que brindan representación, movimiento y control del cerebro sobre el cuerpo. Es decir, en las nuevas condiciones, el cerebro parece reconstruirse. Y esta transformación de conexiones todavía se nota hasta seis meses después.
Aprendizaje cerebral
Se sabía que las áreas sensoriomotoras se adaptan después del vuelo espaciales, pero ahora está claro que esto también está sucediendo a nivel de conexiones entre estas áreas, precisa el nuevo estudio.
Juntos, estos datos respaldan la llamada hipótesis del aprendizaje cerebral, según la cual el cerebro, en este caso, se adapta al vuelo espacial a través de la neuroplasticidad, que es la flexibilidad que tiene el cerebro para adaptarse a los cambios a través de las redes neuronales.
Los científicos también notaron cambios en el cuerpo calloso, la vía central que conecta los dos hemisferios. Es muy probable que estos resultados se deban a cambios anatómicos en el cerebro o al aumento de los volúmenes de líquido cefalorraquídeo que circula en los ventrículos, más que a la neuroplasticidad, precisan los investigadores.
Dado que el cuerpo calloso es menos voluminoso que la mayoría de las otras partes del cerebro, puede ser más susceptible a la deformidad causada por este conjunto de cambios anatómicos, concluyen los científicos.
Más cambios
En el cuerpo de los astronautas hay otros cambios asociados al cerebro. Por ejemplo, un estudio de 2020 comprobó que, después de regresar a la Tierra, aparecen marcadores de daño cerebral en la sangre de los astronautas.
También estableció que los períodos prolongados en el espacio pueden inducir una reducción en la materia cerebral general y una deformación de las glándulas pituitarias.
Asimismo, hay preocupación sobre el impacto que tiene el viaje espacial en la visión de los astronautas, ya que los que pasan más de un mes en el espacio suelen desarrollar un síndrome neuro-ocular que afecta sus nervios ópticos.
El nuevo estudio ilustra la necesidad de comprender cómo los vuelos espaciales afectan a nuestro cuerpo, específicamente a través de una investigación a largo plazo sobre los efectos en el cerebro humano.
Cuidar el cerebro
Existen contramedidas actuales para la pérdida de masa muscular y ósea, como hacer ejercicio durante un mínimo de dos horas al día durante una misión espacial.
La nueva investigación proporciona evidencias de que las contramedidas prácticas son necesarias también para el cuidado del cerebro de los astronautas.
El cuerpo humano ha surgido en la Tierra, donde la gravedad desempeña un papel crítico en todas las especies y sus configuraciones biológicas.
Cada vez está más claro que una estancia prolongada en el espacio necesita un proceso de adaptación a la ingravidez y por ello los científicos están estudiando cuidadosamente este proceso y sus consecuencias. El nuevo estudio es un paso más en esa dirección.
Referencia
Brain Connectometry Changes in Space Travelers After Long-Duration Spaceflight. Andrei Doroshin et al. Front. Neural Circuits, 18 February 2022. DOI:https://doi.org/10.3389/fncir.2022.815838
