Ταξίδια στο διάστημα: Αλλάζουν τη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου;

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι ένα πολύπλοκο όργανο που ελέγχει τη λειτουργία του οργανισμού, επεξεργάζεται πληροφορίες και αλληλεπιδρά με το περιβάλλον. Μια γνωστή ιδιότητα του εγκεφάλου είναι η νευροπλαστικότητα, δηλαδή η ικανότητά του να προσαρμόζεται σε αλλαγές του περιβάλλοντος. Ένα περιβάλλον που έχει επιστήσει ιδιαίτερα το επιστημονικό ενδιαφέρον είναι το διάστημα, καθώς η εξερεύνησή του έχει καταστήσει δυνατή την μελέτη της μακροχρόνιας επίδρασής του στη δομή και λειτουργία του εγκεφάλου. Δεδομένα από πρόσφατη έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Frontiers in Neural Circuits δείχνουν ότι η μακροπρόθεσμη παραμονή στο διάστημα επηρεάζει τη δομή των περιοχών συγκέντρωσης λευκής ουσίας στον εγκέφαλο.

Τι είναι η λευκή ουσία;

Ο εγκέφαλος ελέγχει όλες τις λειτουργίες που είναι απαραίτητες για την επιβίωση, όπως η αναπνοή και ο καρδιακός ρυθμός, όμως επιτρέπει και την σκέψη και την αντίληψη του περιβάλλοντος. Μεταξύ άλλων, ο εγκέφαλος αποτελείται από λευκή και φαιά ουσία. Η φαιά ουσία συμβάλλει στην ικανότητα σκέψης και στην απόκτηση αναμνήσεων, ενώ η λευκή ουσία βοηθά τον εγκέφαλο να αναμεταδίδει πληροφορίες γρήγορα και αποτελεσματικά. Ανάλογα με τα περιβαλλοντικά ερεθίσματα στα οποία εκτίθεται, η δομή του εγκεφάλου μεταβάλλεται με το πέρασμα του χρόνου. Όπως φαίνεται, διαφορετικά περιβάλλοντα έχουν διαφορετική επίδραση στις εγκεφαλικές λειτουργίες. Η συγκεκριμένη έρευνα προσπάθησε να ερμηνεύσει το πώς η “καλωδίωση” του εγκεφάλου επηρεάζεται από την παραμονή στο διάστημα. Συγκεκριμένα, η ερευνητική ομάδα μελέτησε τους εγκεφάλους αστροναυτών και παρατήρησε ορισμένες μεταβολές στη μικροδομή της λευκής ουσίας τους.

Η επίδραση του διαστήματος στον εγκέφαλο

Εδώ και χρόνια, είναι γνωστό ότι η παραμονή στο διάστημα επηρεάζει ποικίλες λειτουργίες του οργανισμού, όμως μέχρι πρότινος δεν είχε μελετηθεί ο τρόπος με τον οποίο επηρεάζεται ο εγκέφαλος. Λόγω του ότι η εξερεύνηση του διαστήματος συνεχίζεται με ταχείς ρυθμούς, προέκυψε η ανάγκη εκτενέστερης μελέτης της επίδρασης αυτής. Η ερευνητική ομάδα επικεντρώθηκε στη λευκή ουσία και στο πώς επιδρούν πάνω της τα διαστημικά ταξίδια.

Οι συμμετέχοντες στην έρευνα ήταν 12 άντρες αστροναύτες που παρέμειναν στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για περίπου 172 ημέρες και υποβλήθηκαν σε μαγνητική τομογραφία διάχυσης τόσο πριν, όσο και μετά την παραμονή τους στο διάστημα. Στη συνέχεια, σε κάθε μαγνητική τομογραφία εγκεφάλου εφαρμόστηκε μια τεχνική που ονομάζεται διαφορική τρακτογραφία, με την οποία γίνεται τρισδιάστατη απεικόνιση του μονοπατιού της λευκής ουσίας του εγκεφάλου. 8 από τους 12 συμμετέχοντες υποβλήθηκαν σε μια ακόμη μαγνητική τομογραφία περίπου 230 ημέρες μετά την επιστροφή τους στη Γη, ενώ στην έρευνα συμμετείχε και μια ομάδα μαρτύρων- κάθε αστροναύτης είχε τον δικό του μάρτυρα, δηλαδή ένα άτομο ίδιας ηλικίας και φύλου, με κοινό κυρίαρχο χέρι. Οι μάρτυρες υποβλήθηκαν στις ίδιες τομογραφίες με τους αστροναύτες, την ίδια χρονική περίοδο.

Στην ομάδα των αστροναυτών εντοπίστηκαν μικροδομικές αλλαγές στην περιοχή του εγκεφάλου που σχετίζεται με τις αισθητηριοκινητικές οδούς. Για παράδειγμα, μια αλλαγή αφορούσε το μεσολόβιο, τον εγκεφαλικό σχηματισμό που συνδέει τα δύο ημισφαίρια, ενώ παρατηρήθηκαν αλλαγές και στην παρεγκεφαλίδα, την περιοχή του εγκεφάλου που εμπλέκεται στις σωματικές κινήσεις. Κάποιες από τις αλλαγές που παρατηρήθηκαν ήταν παροδικές και σταδιακά ο εγκέφαλος των αστροναυτών επέστρεψε στην κατάσταση που βρισκόταν πριν το ταξίδι στο διάστημα. Ωστόσο, πολλές αλλαγές παγιώθηκαν, κάτι που οδήγησε στο συμπέρασμα ότι οι μικροδομικές αλλαγές που προκύπτουν ως αποτέλεσμα των διαστημικών ταξιδιών γίνονται μέρος της φυσιολογικής ανατομίας του εγκεφάλου. 

Αξίζει να σημειωθεί ότι η ομάδα μαρτύρων που εξετάστηκε δεν παρουσίασε σημαντικές διαφορές συγκριτικά με τους αστροναύτες. Το γεγονός αυτό υποδεικνύει ότι πιθανόν οι εγκέφαλοι των αστροναυτών προσαρμόζονται στις εκάστοτε συνθήκες. Οι ερευνητές θεωρούν πως μερικές από τις αλλαγές αυτές οφείλονται στη νευροπλαστικότητα του εγκεφάλου, λόγω της προσαρμογής του στις διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες.  Παρόλα αυτά, αναφέρουν πως οι δομικές αλλαγές που αφορούν το μεσολόβιο είναι μάλλον αποτέλεσμα διαφορετικής ανατομίας. 

Γιατί απαιτείται περαιτέρω έρευνα;

Οι επιστήμονες που ηγήθηκαν της έρευνας καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η επιστροφή του εγκεφάλου στην αρχική του κατάσταση δεν είναι πλήρης, αν και απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να εξαχθούν ασφαλή πορίσματα και να κατανοηθεί ο τρόπος λειτουργίας του εγκεφάλου. Για να προχωρήσουν τέτοιες έρευνες, είναι απαραίτητο για όλους τους αστροναύτες να υποβάλλονται σε μαγνητική τομογραφία πριν και μετά από κάθε ταξίδι στο διάστημα, αφού διαπιστώθηκε πως η επίδραση του διαστήματος αφήνει αποτυπώματα για πάνω από 7 μήνες στον οργανισμό ενός αστροναύτη. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί ποσοτικά η επίδραση αυτή, ειδικά αν στο προσεχές μέλλον πρόκειται να πραγματοποιηθούν ανθρώπινες αποστολές στον πλανήτη Άρη.

Φυσικά, η μελέτη περιοριζόταν από μια σειρά παραγόντων, όπως ο μικρός αριθμός συμμετεχόντων, ή το γεγονός ότι δεν κατάφεραν όλοι οι συμμετέχοντες να υποβληθούν σε επαναληπτική εξέταση λίγους μήνες μετά την επιστροφή τους στη Γη. Επίσης, ο αριθμός των ανθρώπων που πληρούν τις προϋποθέσεις για να συμμετάσχουν σε μια τέτοιου είδους μελέτη είναι εξαιρετικά μικρός, ενώ ορισμένοι από τους αστροναύτες που συμμετείχαν είχαν ταξιδέψει και προηγουμένως στο διάστημα, κάτι που ίσως επηρέασε την αξιοπιστία των ευρημάτων. Ένας ακόμα παράγοντας που πρέπει να μελετηθεί ξανά και υπό διαφορετικές συνθήκες είναι η χρονική στιγμή κατά την οποία έγιναν οι μαγνητικές τομογραφίες πριν το ταξίδι, καθώς είναι πιθανό να οδήγησε σε λανθασμένα συμπεράσματα. Τέλος, η επιστημονική ομάδα αναφέρει πως παρόλο που εντόπισε δομικές αλλαγές στον εγκέφαλο, δεν μπόρεσε να προσδιορίσει την αιτία τους, η οποία θα μπορούσε να είναι είτε η νευροπλαστικότητα του εγκεφάλου είτε ανατομικές διαφορές μεταξύ των συμμετεχόντων είτε η μετακίνηση εγκεφαλικών υγρών. Θα μπορούσε επίσης να οφείλεται στην έκθεση στο διάστημα καθαυτή, ή στις διαφορετικές συνθήκες που το συνοδεύουν, όπως η έλλειψη βαρύτητας, τα διαφορετικά ωράρια ύπνου κτλ. Ωστόσο, η συμμετοχή της ομάδας μαρτύρων συνέβαλε στο να ληφθούν υπόψη όλοι οι παράγοντες που θα μπορούσαν να ευθύνονται για τις αλλαγές στον εγκέφαλο.

Η συγκεκριμένη έρευνα ήταν η πρώτη που εστίασε σε δομικές αλλαγές του εγκεφάλου χρησιμοποιώντας τεχνικές απεικόνισης, επομένως ήταν και η πρώτη φορά που προσδιορίστηκαν μεταβολές στον οργανισμό εξαιτίας ενός διαστημικού ταξιδιού, τόσο βραχυπρόθεσμα όσο και μακροπρόθεσμα. Αν και πρόκειται για ένα ιδιαίτερα ανεξερεύνητο πεδίο, τα αποτελέσματα της έρευνας θα αξιοποιηθούν για επόμενες μελέτες που θα πραγματοποιηθούν, ώστε να διαπιστωθεί το πώς οι αλλαγές στη λευκή ουσία επηρεάζουν την εγκεφαλική λειτουργία και την ανθρώπινη συμπεριφορά.