Astronauternes hjerner ændrer form under rumflyvning

MRI'er før og efter rummissioner afslører, at astronauters hjerner komprimeres og udvides under rumflyvning, ifølge en undersøgelse fra University of Michigan.

Resultaterne kan have applikationer til behandling af andre sundhedstilstande, der påvirker hjernefunktionen, siger hovedefterforsker Rachael Seidler, U-M professor i kinesiologi og psykologi.

Studiet, menes at være den første til at undersøge strukturelle ændringer, der finder sted i astronauters hjerner under rumflyvning, fandt ud af, at mængden af ​​gråt stof steg eller faldt, og omfanget af ændringen afhang af tidsrummet i rummet.

Seidler og kolleger undersøgte strukturelle MRI'er hos 12 astronauter, der tilbragte to uger som shuttlebesætningsmedlemmer, og 14, der tilbragte seks måneder på den internationale rumstation. Alle oplevede stigninger og fald i grå substans i forskellige dele af hjernen, med mere udtalte ændringer, jo længere tid astronauterne tilbragte i rummet.

"Vi fandt store områder med fald i volumen af ​​gråt stof, som kunne være relateret til omfordeling af cerebrospinalvæske i rummet, " sagde Seidler. "Tyngekraft er ikke tilgængelig til at trække væsker ned i kroppen, resulterer i såkaldt hævet ansigt i rummet. Dette kan resultere i et skift af hjerneposition eller kompression."

Forskerne fandt også stigninger i mængden af ​​gråt stof i områder, der styrer benbevægelser og behandler sensorisk information fra ben, som kan afspejle ændringer relateret til, at hjernen lærer at bevæge sig i mikrogravitation. Disse ændringer var større hos rumstationsastronauter, fordi deres hjerner lærte og tilpassede sig 24/7.

"Det er interessant, for selvom du elsker noget, vil du ikke øve mere end en time om dagen, " sagde Seidler.

Men de hjerneændringer, forskerne observerede, svarede til, at nogen øvede en ny færdighed døgnet rundt.

"I rummet, det er et ekstremt eksempel på neuroplasticitet i hjernen, fordi du er i et mikrogravitationsmiljø 24 timer i døgnet, " sagde Seidler.

Selvom de ikke har udpeget den nøjagtige karakter af ændringerne endnu, resultaterne kan føre til nye måder at tænke på visse sundhedstilstande – f.eks. personer i langvarig sengeleje eller personer med normal trykhydrocephalus, en tilstand, hvor cerebrospinal spinalvæske ophobes i ventrikler i hjernen og forårsager tryk.

Seidler sagde, at hjerneændringerne kunne afspejle nye forbindelser mellem neuroner, og hun leder en anden langsigtet undersøgelse, der vil hjælpe med at bestemme konsekvenserne for kognition og fysisk præstation, samt hvor længe hjerneændringerne varer. For eksempel, selv efter saldoen vender tilbage, hjernen kan stadig rekruttere forskellige veje for at kompensere for de strukturelle hjerneændringer forårsaget af rumflyvning.

"Adfærden kan vende tilbage til normal, men måden hjernen styrer adfærden på kan ændre sig, " hun sagde.

Disse resultater er stort set parallelle med resultater fra en langsigtet sengelejeundersøgelse, som Seidler leder, hvor frivillige tilbragte op til tre måneder i nedadgående stilling, og hjerner rykkede op.