La NASA si è impegnata a inviare esseri umani su Marte negli anni ’30, ma cosa succede al cervello in assenza di gravità?
Quello della NASA è un obiettivo ambizioso quando si pensa che un tipico viaggio di andata e ritorno durerà tra i tre ed i sei mesi e ci si aspetta che gli equipaggi rimangano sul pianeta rosso per un massimo di due anni prima che l’allineamento planetario consenta loro il ritorno a casa. Cio’ significa che gli astronauti devono vivere in una ridotta (micro) gravità per circa tre anni – ben oltre l’ attuale record di 438 giorni continui nello spazio detenuti dal cosmonauta russo Valery Polyakov.
Agli albori del viaggio spaziale, gli scienziati hanno lavorato sodo per capire come superare la forza di gravità in modo che un razzo potesse essere catapultato libero dalla forza della Terra per atterrare gli umani sulla Luna. Oggi, la gravità rimane ai primi posti nell’agenda della scienza, ma questa volta siamo più interessati a come la gravità ridotta influisce sulla salute degli astronauti, specialmente sul loro cervello. Dopotutto, ci siamo evoluti per esistere all’interno della gravità terrestre (1 g), non nell’assenza di gravità dello spazio (0 g) o nella microgravità di Marte (0,3 g).
Quindi, esattamente come fa il cervello umano a far fronte alla microgravità?
‘Con difficoltà’, in poche parole – sebbene le informazioni su questo siano limitate. Ciò è sorprendente, dal momento che abbiamo familiarità con i volti degli astronauti che diventano rossi e gonfiati durante l’assenza di peso – un fenomeno chiamato affettuosamente “l’effetto Charlie Brown ” o ” sindrome delle zampe d’uccello“, effetti dovuti al fluido costituito principalmente da sangue (cellule e plasma) e liquido cerebrospinale che si sposta verso la testa, causando facce rotonde, gonfie e gambe più sottili.
Questi cambiamenti nei fluidi sono anche associati a mal d’auto spaziale, mal di testa e nausea. Inoltre, più recentemente, sono stati associati a visione offuscata a causa di un accumulo di pressione con l’aumentare del flusso sanguigno che fluttua nel cervello verso l’alto all’interno del cranio,una condizione chiamata compromissione visiva e sindrome da pressione intracranica. Anche se la NASA ritiene che questa sindrome sia il principale rischio per la salute di qualsiasi missione su Marte e capire quale sia la causa e – una domanda ancora più dura – come prevenirla, rimane ancora un mistero.
‘Allora, dove si inserisce la ricerca in questo contesto? Bene, certe parti del cervello finiscano per ricevere troppo sangue perché l’ossido nitrico – una molecola invisibile che di solito galleggia nel sangue – si accumula nel sangue. Questo fa sì che le arterie che alimentano il cervello con il sangue si rilassino, così che si aprano troppo. Come risultato di questa implacabile ondata di flusso sanguigno, la barriera emato-encefalica – “shock absorber” del cervello – può essere sopraffatta. Questo permette all’acqua di accumularsi lentamente, una condizione chiamata edema, causando gonfiore al cervello e un aumento della pressione che può anche essere peggiorata a causa dei limiti nella sua capacità di drenaggio.
Bisogna pensare ad un fiume che trabocca dalle sue rive. Il risultato finale è che non arriva abbastanza ossigeno a parti del cervello, abbastanza velocemente. Questo è un grosso problema che potrebbe spiegare perché si verifica una visione offuscata, così come gli effetti su altre abilità inclusa l’agilità cognitiva degli astronauti (come pensano, concentrano, ragionano e si muovono).
Un viaggio nella “cometa vomito”
‘Per capire se la mia idea fosse giusta, dovevamo testarla’, dice il Prof. Damian Bailey, Professore di Fisiologia e Biochimica, Università del Galles del Sud.“Ma piuttosto che chiedere alla NASA un viaggio sulla luna, siamo sfuggiti ai legami della gravità terrestre simulando l’assenza di gravità in un aereo speciale soprannominato “cometa vomito” .
“Salendo e poi tuffandosi nell’aria, questo aereo esegue fino a 30 di queste “parabole” in un singolo volo per simulare la sensazione di assenza di gravità. Durano solo 30 secondi e devo ammettere che è molto avvincente e hai davvero una faccia gonfia! Con tutte le attrezzature fissate saldamente, abbiamo controllato alcuni valori in otto volontari che hanno effettuato un singolo volo ogni giorno per quattro giorni. Abbiamo misurato il flusso sanguigno in diverse arterie che forniscono sangue al cervello. Abbiamo anche misurato i livelli di ossido nitrico in campioni di sangue prelevati dalla vena dell’avambraccio, così come altre molecole invisibili che includevano radicali liberi e proteine specifiche del cervello (che riflettono il danno strutturale al cervello) che potrebbero dirci se la barriera emato-encefalica è stata forzata ed apert. I nostri risultati iniziali hanno confermato ciò che avevamo previsto. I livelli di ossido nitrico sono aumentati in seguito a periodi ripetuti di assenza di peso, e questo ha coinciso con un aumento del flusso sanguigno, in particolare attraverso le arterie che forniscono la parte posteriore del cervello. Ciò ha costretto la barriera emato-encefalica ad aprirsi, sebbene non ci fossero prove di danni strutturali al cervello. Ora stiamo pianificando di seguire questi studi con valutazioni più dettagliate del sangue e dei cambiamenti dei fluidi nel cervello usando tecniche di imaging come la risonanza magnetica per confermare i nostri risultati. Esploreremo anche gli effetti delle contromisure come i pantaloni di gomma di aspirazione – che creano una pressione negativa nella parte inferiore del corpo con l’idea che possano aiutare a “succhiare” il sangue dal cervello dell’astronauta – così come i farmaci per contrastare l’aumento di ossido nitrico’.
Fonte, Zmescience
