Po powrocie z kosmosu mózg astronautów wraca na inne miejsce

Loty kosmiczne zmieniają nie tylko mięśnie i kości astronautów.

Najnowsze badania pokazują, że przesuwa się także mózg, dosłownie.

Naukowcy przeanalizowali obrazy mózgu astronautów przed misją i po niej. Okazało się, że długotrwały pobyt w stanie nieważkości prowadzi do widocznego przemieszczenia struktur mózgowych wewnątrz czaszki.

Co dzieje się z mózgiem w stanie nieważkości

Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ciało nie podlega stałemu przyciąganiu ku dołowi. Brak grawitacji zmienia układ płynów w organizmie, wygląd twarzy, proporcje kończyn, a jak pokazują nowe analizy – także położenie mózgu.

Zespół badaczy przebadał 26 astronautów, którym wykonano rezonans magnetyczny (MRI) mózgu przed lotem i po powrocie. Skany bardzo dokładnie wyrównano względem czaszki, dzięki czemu można było zmierzyć nawet minimalne przesunięcia tkanek.

Podczas długiego lotu kosmicznego mózg przesuwa się w górę i ku tyłowi czaszki, a jego położenie po powrocie na Ziemię normalizuje się tylko częściowo.

Jak duże są zmiany i kogo dotyczą najsilniej

Analiza ponad stu obszarów mózgu wykazała, że ruch nie jest jednolity. Niektóre rejony przesuwają się wyraźnie w górę, inne ku tyłowi, a struktury położone po dwóch stronach mózgu zbliżają się do linii pośrodkowej.

Dla astronautów spędzających w kosmosie około roku zmiany sięgają ponad dwóch milimetrów w wybranych strefach. Brzmi niepozornie, ale w ciasnej przestrzeni czaszki przesunięcie o taki dystans ma znaczenie dla nacisków i naprężeń działających na tkanki nerwowe.

Najbardziej wrażliwe rejony mózgu

Szczególnie silnie reagują ośrodki odpowiedzialne za:

• kontrolę ruchów ciała,
• czucie dotyku i położenia kończyn,
• integrację informacji z narządu równowagi.

Badacze zauważyli, że części mózgu po lewej i prawej stronie przemieszczają się w przeciwnych kierunkach, a ich ruchy częściowo się znoszą przy prostych pomiarach całościowych. To dlatego wcześniejsze prace mogły nie wychwycić pełnej skali zjawiska.

Co dzieje się po powrocie z orbity

Zmiany w położeniu mózgu nie są trwałe, ale organizm nie wraca do stanu sprzed lotu z dnia na dzień. Obserwacje pokazują, że około pół roku po lądowaniu większość struktur zbliża się do pierwotnego miejsca.

Najdłużej utrzymuje się przesunięcie ku tyłowi czaszki. Naukowcy wiążą to z tym, że na Ziemi grawitacja działa głównie pionowo, więc „odciąża” inne kierunki, a korekta pozycji mózgu przebiega nierównomiernie.

Proces powrotu mózgu na miejsce trwa kilka miesięcy, co pokazuje, jak głębokiej adaptacji wymaga organizm po długiej misji kosmicznej.

Objawy odczuwalne przez astronautów

Co ciekawe, zmiany widoczne na obrazach MRI nie przekładają się na spektakularne dolegliwości. Astronauci rzadko zgłaszają silne bóle głowy czy wyraźne zaburzenia pamięci.

Pojawia się za to inny problem: pogorszenie równowagi i koordynacji po lądowaniu. Organizm musi na nowo nauczyć się funkcjonować w grawitacji, a mózg – „przeprogramować” sposób, w jaki interpretuje sygnały z oczu, wnętrza ucha i czujników położenia w mięśniach.

Dlaczego płyny w ciele tak mocno mieszają się w kosmosie

Na Ziemi każdy litr krwi i płynów ustrojowych jest cały czas ściągany ku dołowi. W stanie nieważkości ten układ się załamuje. Płyny „wędrują” znacznie wyżej, w stronę klatki piersiowej i głowy.

To prowadzi do charakterystycznego wyglądu astronautów: pełniejsza, napuchnięta twarz i szczuplejsze nogi. W żargonie lotów kosmicznych mówi się o „księżycowej twarzy i ptasich nogach”.

Ten sam ruch płynów dotyczy również przestrzeni otaczających mózg. Struktury, które na co dzień stabilizuje grawitacja, zaczynają dosłownie pływać w czaszce pod wpływem zmienionych ciśnień i rozkładu nacisków.

Możliwe skutki dla zdrowia astronautów

Stałe zaburzenie obiegu płynów wokół mózgu może wpływać na ciśnienie wewnątrz czaszki. Naukowcy łączą długotrwałe misje z ryzykiem subtelnych zmian w polu widzenia i ostrości wzroku, choć nie zawsze da się je jednoznacznie przypisać jednemu mechanizmowi.

Zmianie ulegają też funkcje związane z planowaniem ruchu, orientacją przestrzenną czy reakcją na bodźce zmysłowe. Na razie większość z nich ma charakter odwracalny, lecz coraz dłuższe wyprawy zmuszają agencje kosmiczne do myślenia o bezpieczeństwie nie w skali tygodni, ale lat.

Przesunięty mózg to nie science fiction, lecz realne wyzwanie medyczne dla programów lotów na Księżyc i Marsa.

Jak przygotować mózg na lot na Marsa

Dane z badań nad astronautami trafią m.in. do programu Artemis, który ma doprowadzić do powrotu człowieka na Księżyc i dalszych wypraw. Im lepiej specjaliści zrozumieją, jak mózg adaptuje się do braku grawitacji, tym łatwiej będzie zaplanować misje trwające wiele miesięcy.

Zespoły medyczne pracują nad zestawem narzędzi, które mają ograniczać negatywne zmiany. W grę wchodzą:

• wyspecjalizowane ćwiczenia fizyczne stymulujące układ równowagi,
• urządzenia naśladujące działanie grawitacji poprzez przyspieszenie obrotowe,
• kombinezony lub mankiety uciskowe regulujące przepływ krwi,
• programy treningu mózgu testujące pamięć, uwagę i koordynację.

Czego jeszcze nie wiemy

Naukowcy nadal uczą się, jak długo mózg może tolerować cykle uniesienia i ponownego opadania w czaszce podczas wielu misji. Nie ma jeszcze pełnej odpowiedzi na pytanie, czy wielokrotne loty zostawiają ślad w funkcjonowaniu poznawczym po latach.

Potrzebne są długotrwałe obserwacje, porównania z osobami, które przechodzą inne zmiany ciśnienia śródczaszkowego na Ziemi, a także nowe techniki obrazowania pokazujące nie tylko położenie mózgu, ale też jakość połączeń nerwowych.

Co te badania mówią zwykłym ludziom na Ziemi

Zrozumienie, jak mózg reaguje na skrajne warunki, może pomóc nie tylko przyszłym pionierom kosmosu. Mechanizmy przemieszczeń i zmian ciśnienia wokół mózgu przypominają częściowo sytuacje znane z medycyny: obrzęki, wodogłowie czy powikłania po urazach.

Dane z lotów kosmicznych mogą więc przyczynić się do tworzenia nowych metod rehabilitacji neurologicznej, bardziej precyzyjnego monitorowania ciśnienia wewnątrz czaszki czy udoskonalonych protokołów obrazowania. To przykład, jak badania prowadzone z myślą o Marsie przynoszą realne narzędzia lekarzom pracującym tu, na Ziemi.

Z perspektywy zwykłego czytelnika ważne jest jedno: mózg nie jest sztywnym, niezmiennym organem. Reaguje na środowisko znacznie silniej, niż się na co dzień wydaje. Kosmos tylko bezlitośnie obnaża tę plastyczność, pokazując, że wystarczy usunąć grawitację, aby centrum dowodzenia naszym ciałem dosłownie zmieniło swoje miejsce.