Langzeit-Weltraumflüge verändern mit Flüssigkeit gefüllte Räume entlang von Venen und Arterien im Gehirn, laut neuen Forschungsergebnissen der Oregon Health & Science University und Wissenschaftlern im ganzen Land.
Die Studie wurde heute im Fachblatt veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte.
„Diese Ergebnisse haben wichtige Auswirkungen auf unsere weitere Erforschung des Weltraums“, sagte der leitende Autor Juan Piantino, MD, Assistenzprofessor für Pädiatrie (Neurologie) an der OHSU School of Medicine. „Es zwingt Sie auch, über einige grundlegende Fragen der Wissenschaft nachzudenken und darüber, wie sich das Leben hier auf der Erde entwickelt hat.“
Die Forschung umfasste die Abbildung der Gehirne von 15 Astronauten vor und nach ausgedehnten Dienstreisen auf der Internationalen Raumstation.
Die Forscher verwendeten Magnetresonanztomographie, um den perivaskulären Raum – oder den Raum um die Blutgefäße herum – im Gehirn von Astronauten vor ihrem Start und erneut unmittelbar nach ihrer Rückkehr zu messen. Ein, drei und sechs Monate nach ihrer Rückkehr führten sie auch erneut MRT-Messungen durch. Die Bilder der Astronauten wurden mit denen verglichen, die vom selben perivaskulären Raum in den Gehirnen von 16 erdgebundenen Kontrollpersonen aufgenommen wurden.
Beim Vergleich von Vorher-Nachher-Bildern fanden sie eine Zunahme der perivaskulären Räume im Gehirn von Erst-Astronauten, aber keinen Unterschied bei Astronauten, die zuvor an Bord der Raumstation im Orbit der Erde gedient hatten.
„Erfahrene Astronauten haben vielleicht eine Art Homöostase erreicht“, sagte Piantino.
In allen Fällen fanden die Wissenschaftler trotz der gemessenen Unterschiede in den perivaskulären Räumen ihrer Gehirne keine Probleme mit dem Gleichgewicht oder dem visuellen Gedächtnis, die auf neurologische Defizite bei Astronauten hindeuten könnten.
Durch den Vergleich einer großen Gruppe anonymisierter Astronauten ist die Studie die erste, die einen wichtigen Aspekt der Gehirngesundheit im Weltraum vergleichend bewertet.
Gehirne im Weltraum
Die menschliche Physiologie basiert auf der Tatsache, dass sich das Leben über Millionen von Jahren entwickelt hat, während es an die Anziehungskraft der Erde gebunden war. Ungebunden von den Schwerkraftkräften wird der normale Fluss der Zerebrospinalflüssigkeit im Gehirn räumlich verändert.
„Wir haben uns alle angepasst, um die Schwerkraft zu unseren Gunsten zu nutzen“, sagte Piantino. „Die Natur hat unser Gehirn nicht in unsere Füße gesetzt – sie hat sie hoch hinauf gebracht. Wenn Sie die Schwerkraft aus der Gleichung entfernen, was macht das mit der menschlichen Physiologie?“
Die Forscher entschieden sich, dies herauszufinden, indem sie perivaskuläre Räume maßen, in denen Liquor cerebrospinalis im Gehirn fließt.
Diese Räume sind integraler Bestandteil eines natürlichen Systems der Gehirnreinigung, das während des Schlafs stattfindet. Dieses gehirnweite Netzwerk, das als glymphatisches System bekannt ist, beseitigt metabolische Proteine, die sich sonst im Gehirn ansammeln würden. Wissenschaftler sagen, dass dieses System im Tiefschlaf optimal zu funktionieren scheint.
Die im Gehirn gemessenen perivaskulären Räume stellen die zugrunde liegende „Hardware“ des glymphatischen Systems dar. Eine Vergrößerung dieser Räume tritt mit zunehmendem Alter auf und wurde auch mit der Entwicklung von Demenz in Verbindung gebracht.
Die Forscher verwendeten eine Technik, die im Labor der Co-Autorin Lisa C. Silbert, MD, MCR, Professorin für Neurologie an der OHSU School of Medicine, entwickelt wurde, um Veränderungen in diesen perivaskulären Räumen durch MRT-Scans zu messen.
Piantino sagte, die Studie könne bei der Diagnose und Behandlung erdgebundener Erkrankungen mit Liquor cerebrospinalis wie Hydrozephalus wertvoll sein.
„Diese Erkenntnisse helfen nicht nur dabei, grundlegende Veränderungen während eines Weltraumflugs zu verstehen, sondern auch für Menschen auf der Erde, die an Krankheiten leiden, die die Zirkulation der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit beeinträchtigen“, sagte Piantino.
Längs-MRT-sichtbarer perivaskulärer Raum (PVS) ändert sich bei lang andauerndem Raumkampf, Wissenschaftliche Berichte (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-11593-y