Demuestran cómo los vuelos espaciales prolongados afectan el cerebro de los astronautas

Cuando los astronautas están expuestos a factores estresantes ambientales extremos durante los vuelos espaciales, regresan con alteraciones en la estructura cerebral y cambios en los fluidos intracraneales. Clínicamente, alrededor del 33% de los astronautas que regresan de un vuelo espacial de larga duración presentan el síndrome neuro ocular asociado a su misión (SANS, por sus siglas en inglés), una afección que implica una constelación de cambios estructurales en los ojos. Las modificaciones en los vuelos espaciales están asociados con el número y la duración de las misiones anteriores. Además, algunos cambios cerebrales (particularmente, la expansión lateral y del tercer ventrículo) muestran solo una recuperación parcial a los 6 a 12 meses después del vuelo.

Hasta la fecha, ningún estudio ha evaluado los efectos en los espacios perivasculares (PVS) dentro del cerebro, que se cree que facilitan el drenaje de líquidos y la homeostasis cerebral. Ahora, un equipo de trabajo de la Universidad de Ciencias y Salud de Oregón (OHSU), en Estados Unidos, ha confirmado que los vuelos espaciales de larga duración pueden alterar los espacios portadores de líquido a lo largo de las venas y arterias del cerebro. Sus conclusiones se publican en la revista especializada Scientific Reports.

Tomaron imágenes de los cerebros de 15 astronautas antes y después de períodos prolongados de servicio en la Estación Espacial Internacional (ISS). “Los hallazgos tienen implicaciones importantes a medida que continuamos con la exploración espacial —confirmó Juan Piantino, profesor asistente de Neurología en la Facultad de Medicina de OHSU, participante de la investigación—. También obliga a pensar en algunas cuestiones básicas fundamentales de la ciencia y cómo evolucionó la vida aquí en la Tierra”.

El grupo de trabajo utilizó imágenes de resonancia magnética para medir el espacio perivascular y alrededor de los vasos sanguíneos en los cerebros de los astronautas antes de su lanzamiento y nuevamente inmediatamente después de su regreso. También volvieron a tomar mediciones de resonancia magnética uno, tres y seis meses después de su arribo a la Tierra. Las imágenes se compararon con las tomadas del mismo espacio perivascular en los cerebros de 16 sujetos de control que no salieron al exterior. Comparando imágenes de antes y después, los especialistas encontraron un incremento en los espacios perivasculares dentro de los cerebros de los astronautas primerizos, pero ninguna diferencia entre los astronautas que anteriormente sirvieron a bordo de la estación espacial que orbita la Tierra. “Esto es posible porque los astronautas experimentados pueden haber alcanzado algún tipo de homeostasis, un proceso de autorregulación mediante el cual los sistemas biológicos mantienen la estabilidad mientras se ajustan a las condiciones externas cambiantes”, aclaró Piantino.

En todos los casos, los científicos no detectaron dificultades con el equilibrio o la memoria visual que pudieran sugerir déficits neurológicos entre los astronautas, a pesar de las diferencias medidas en los espacios perivasculares de sus cerebros. Además, el equipo decidió reconfirmar estos datos midiendo los espacios perivasculares, por donde fluye el líquido cefalorraquídeo en el cerebro. Estos espacios son parte integral de un sistema natural de limpieza cerebral que ocurre durante el sueño. La ampliación de estos espacios se produce en el envejecimiento y también se ha asociado con el desarrollo de la demencia.

Para su trabajo los científicos utilizaron una técnica para medir los cambios en estos espacios perivasculares a través de resonancias magnéticas. Piantino consideró que el estudio podría ser valioso para ayudar a diagnosticar y tratar los trastornos terrestres relacionados con el líquido cefalorraquídeo, como la hidrocefalia. “Estos hallazgos no solo ayudan a comprender los cambios fundamentales que ocurren durante los vuelos espaciales, sino también a las personas en la Tierra que padecen enfermedades que afectan la circulación del líquido cefalorraquídeo”, dijo Piantino.

Los factores estresantes fisiológicos inducidos por los vuelos espaciales han sido bien documentados previamente, incluida la exposición a la microgravedad, la radiación ionizante y la interrupción circadiana. Los astronautas que regresan a la Tierra después de un vuelo espacial presentan cambios cerebrales estructurales, incluido un desplazamiento hacia arriba del cerebro dentro del cráneo, cambios regionales en el volumen de la materia gris y alteración del volumen de la materia blanca y la integridad microestructural.

Un trabajo anterior del mismo equipo de investigadores informó que un tiempo más corto entre misiones se asoció con ventrículos laterales previos al vuelo más grandes (incluso después de corregir los efectos de la edad). Además, descubrieron que los astronautas experimentados que exhibieron ventrículos laterales más grandes antes del vuelo también mostraron una menor expansión ventricular lateral en un vuelo posterior en comparación con los miembros de la tripulación novatos. Juntos, estos hallazgos destacan tanto la frecuencia como la duración de los vuelos espaciales como factores importantes para comprender cómo la microgravedad afecta los cambios de fluidos craneales y el drenaje del LCR.

En febrero último se había conocido otro estudio realizado por un equipo internacional conducido por la Universidad de Amberes, en Bélgica. Los científicos estudiaron los cerebros de los cosmonautas rusos que habían estado en el espacio durante un promedio de 172 días. Los resultados mostraron cambios microestructurales significativos en varias fibras nerviosas de materia blanca, como los sensoriomotores, responsables del procesamiento sensorial y motor. Los cerebros de los astronautas se “reconectan” durante los vuelos espaciales de larga duración para ayudarlos a adaptarse al entorno inusual, según ese estudio publicado en la revista Frontiers in Neural Circuits.

La investigación, financiada por la Agencia Espacial Europea y Roscomos, formará la base para futuras investigaciones sobre el alcance total de los cambios cerebrales durante los viajes espaciales. A medida que la exploración humana del espacio alcanza nuevos horizontes, como pasar más tiempo en la órbita terrestre baja, así como viajar a la Luna y regresar a Marte, es crucial comprender los efectos de los vuelos espaciales en el cerebro humano, dijo el equipo. El autor principal de la investigación, Floris Wuyts y sus colegas investigaron los cambios estructurales en el cerebro después de un vuelo espacial a nivel de las fibras nerviosas de la materia blanca del cerebro profundo. Esta es la parte del cerebro responsable de la comunicación entre la materia gris y el cuerpo, así como entre varias regiones de materia gris.

“Encontramos cambios en las conexiones neuronales entre varias áreas motoras del cerebro”, indicó el primer autor Andrei Doroshin, de la Universidad de Drexel. Las áreas motoras son centros cerebrales donde se inician las órdenes de movimiento. Ante la ausencia de gravedad, un astronauta necesita adaptar drásticamente sus estrategias de movimiento, en comparación con la Tierra. “Nuestro estudio muestra que su cerebro está reconectado, por así decirlo”, afirmó Doroshin.

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