Il cervello degli astronauti viene “ricablato” durante le missioni spaziali

I risultati mostrano cambiamenti microstrutturali significativi in ​​diversi tratti di sostanza bianca come i tratti sensomotori

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Un nuovo studio pubblicato su Frontiers in Neural Circuits è il primo ad analizzare i cambiamenti di connettività strutturale che si verificano nel cervello dopo un volo spaziale di lunga durata.

I risultati mostrano cambiamenti microstrutturali significativi in ​​diversi tratti di sostanza bianca come i tratti sensomotori. Lo studio può costituire una base per la ricerca futura sull’intera portata dei cambiamenti cerebrali durante l’esplorazione dello spazio umano.

Il nostro cervello può cambiare e adattarsi nella struttura e nella funzione per tutta la vita

Poiché l’esplorazione umana dello spazio raggiunge sempre nuovi orizzonti, è fondamentale comprendere gli effetti del volo spaziale sul cervello umano. Delle ricerche passate hanno dimostrato che il volo spaziale ha il potenziale per alterare sia la forma che la funzione dei cervelli adulti. Attraverso un progetto di collaborazione tra l’Agenzia spaziale europea (ESA) e Roscosmos, un team di ricercatori internazionali, guidato dal dottor Floris Wuyts dell’Università di Anversa, ha studiato il cervello degli umani che viaggiano nello spazio.

La materia bianca si riferisce alle parti responsabili della comunicazione tra la materia grigia e il corpo e tra le varie regioni della materia grigia. In breve, la materia bianca è il canale di comunicazione della mente e la materia grigia è il luogo in cui avviene l’elaborazione delle informazioni.

Stare nello spazio troppo a lungo porta a danni al cervello?

Per studiare la struttura e la funzione dei cervelli dopo il volo spaziale, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica di imaging cerebrale chiamata trattografia delle fibre. “La trattografia su fibra fornisce una sorta di schema elettrico del cervello. Il nostro studio è il primo a utilizzare questo metodo specifico per rilevare i cambiamenti nella struttura del cervello dopo il volo spaziale”, ha spiegato Wuyts.



Wuyts e il suo team hanno acquisito scansioni MRI a diffusione (dMRI) di 12 cosmonauti maschi prima e subito dopo i loro voli spaziali. Hanno anche raccolto otto scansioni di follow-up, sette mesi dopo il volo spaziale. I cosmonauti si sono tutti impegnati in missioni di lunga durata della durata media di 172 giorni.

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I ricercatori hanno trovato la prova del concetto di “cervello appreso”; in altre parole, il livello di neuroplasticità che il cervello deve adattarsi al volo spaziale. “Abbiamo riscontrato cambiamenti nelle connessioni neurali tra diverse aree motorie del cervello”, ha affermato il primo autore Andrei Doroshin, della Drexel University. “Le aree motorie sono centri cerebrali in cui vengono avviati i comandi per i movimenti. In assenza di gravità, un astronauta ha bisogno di adattare drasticamente le sue strategie di movimento, rispetto alla Terra. Il nostro studio mostra che il loro cervello è ricablato, per così dire”.

Le scansioni successive hanno rivelato che dopo sette mesi dal ritorno sulla Terra, questi cambiamenti erano ancora visibili

“Da studi precedenti, sappiamo che queste aree motorie mostrano segni di adattamento dopo il volo spaziale. Ora abbiamo una prima indicazione che si riflette anche a livello di connessioni tra quelle regioni”, ha proseguito Wuyts.

Gli autori trovano anche una spiegazione per i cambiamenti anatomici del cervello osservati dopo il volo spaziale. “Inizialmente pensavamo di aver rilevato cambiamenti nel corpo calloso, che è l’autostrada centrale che collega entrambi gli emisferi del cervello”, ha spiegato Wuyts. Il corpo calloso confina con i ventricoli cerebrali, una rete comunicante di camere piene di liquido, che si espandono a causa del volo spaziale.

“I cambiamenti strutturali che abbiamo inizialmente trovato nel corpo calloso sono in realtà causati dalla dilatazione dei ventricoli che inducono spostamenti anatomici del tessuto neurale adiacente”, ha affermato Wuyts,. “Laddove inizialmente si pensava che ci fossero dei veri cambiamenti strutturali nel cervello, osserviamo solo cambiamenti di forma. Questo pone i risultati in una prospettiva diversa”.

Ciò che i neuroscienziati stanno imparando sul nostro cervello nello spazio lanciandosi nel volo a gravità zero

Lo studio illustra la necessità di comprendere come il volo spaziale influenzi il nostro corpo, in particolare attraverso la ricerca a lungo termine sugli effetti sui cervelli umani. Esistono attuali contromisure per la perdita muscolare e ossea, come l’esercizio fisico per un minimo di due ore al giorno. La ricerca futura potrebbe fornire la prova che le contromisure sono necessarie per il cervello. “Questi risultati ci danno ulteriori pezzi dell’intero puzzle. Dal momento che questa ricerca è così pionieristica, non sappiamo ancora come apparirà l’intero puzzle. Questi risultati contribuiscono alla nostra comprensione generale di cosa sta succedendo nel cervello dei viaggiatori spaziali. È fondamentale mantenere questa linea di ricerca, cercando i cambiamenti cerebrali indotti dai voli spaziali da diverse prospettive e utilizzando tecniche diverse”, ha concluso Wuyts.

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