W skrócie
- Analiza 15 badań z 2026 r. wykazała, że mikrograwitacja powoduje u astronautów zmiany strukturalne i funkcjonalne w obszarach mózgu odpowiedzialnych za ruch oraz równowagę.
- Ewolucja przystosowała mózg człowieka do wykrywania ziemskiego przyciągania, więc brak grawitacji wymusza na organizmie długotrwałą rekalibrację.
- Nagłe przejście z mikrograwitacji do grawitacji Marsa może wywołać u astronautów niebezpieczną dezorientację, co stanowi poważne wyzwanie dla bezpiecznego lądowania załogowych misji.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
Ewolucja przystosowała człowieka do ziemskiej grawitacji
Ludzkość ma za sobą około 4 mld lat ewolucji, która idealnie przystosowała nas do życia w warunkach ziemskiej grawitacji. Nic dziwnego, że u progu ery kosmicznej badacze martwili się o los pierwszych śmiałków opuszczających naszą planetę. Obawiano się, czy w stanie nieważkości krew nie zacznie krzepnąć, kości - obracać się w pył, a mózgi - eksplodować w mikrograwitacji.
Loty testowe z udziałem zwierząt pod koniec lat 50. XX w. udowodniły jednak, że przetrwanie poza Ziemią jest możliwe. Kolejne dekady pokazały, że ludzie w kosmosie potrafią nie tylko przeżyć, ale wręcz doskonale się przystosować. Mimo to loty orbitalne czy na Księżyc nie są obojętne dla organizmu, wliczając w to zdrowie mózgu.
"Zachodzi adaptacja, która pod wieloma względami przypomina transformację. Po wielu tygodniach twoje ciało jest inne, niż było na Ziemi - widzisz i czujesz, że twoje ciało się zmienia, twoje nogi stają się chudsze, a twoja twarz się zaokrągla" - wyjaśniał Luca Parmitano, astronauta ESA, podczas przygotowań do swojej drugiej misji na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS).
Parmitano, były pilot testowy, został wybrany do swojej trzeciej misji w ramach programu Artemis III. Lot zaplanowany na 2027 r. ma na celu przetestowanie lądowników księżycowych oraz skafandrów.
Zobacz również:
Neuroplastyczność w kosmosie. Ukryte zmiany w strukturze mózgu
Wpływ kosmosu na mięśnie i kości jest dobrze znany. Brak oporu grawitacyjnego sprawia, że tkanki mięśniowe szybko wiotczeją, kości tracą wapń, a płyny ustrojowe przemieszczają się ku górze, powodując opuchliznę twarzy. Aby wrócić na Ziemię w pełni sił, astronauci muszą ćwiczyć na specjalnych maszynach po dwie godziny dziennie, a ich powrót do pełnej formy potrafi zająć nawet 4 lata.
Znacznie mniej specjaliści medycyny kosmicznej wiedzieli dotąd o tym, co dzieje się z ludzkim mózgiem w stanie nieważkości. Jak wyjaśnia chirurg lotniczy ESA, Alessandro Alcibiade, "mózg jest prawdopodobnie najważniejszym z naszych narządów. Jeśli nie zabierzesz w kosmos efektywnego i sprawnego mózgu, wszystko inne będzie bezwartościowe". A jak dobrze wiemy, sprawny mózg to taki, który potrafi się zaadaptować do nowej sytuacji.
Dotychczasowe analizy opierały się na pojedynczych przypadkach, takich jak badanie bliźniaków Scotta i Marka Kellych, o którym pisaliśmy wcześniej w GeekWeeku. Po powrocie z rocznego pobytu na ISS u Scotta wykryto czasowe pogorszenie zdolności poznawczych. Nowe światło na to zagadnienie rzucają jednak kompleksowe badania naukowców z Birkbeck, University of London z 2026 r., opublikowane w "Frontiers in Psychology". Przeanalizowali oni dane z 15 badań neuroobrazowych obejmujących 377 uczestników - zarówno astronautów, jak i osoby poddawane ziemskim symulacjom (np. długotrwałemu leżeniu).
To piękna neuroplastyczność - odkryliśmy, że w mózgu dochodzi zarówno do zmian strukturalnych, jak i funkcjonalnych. Zidentyfikowaliśmy skupisko obszarów mózgu, które ulegają zmianom, gdy brakuje grawitacji
"Widzimy zmiany w tych częściach mózgu, które kontrolują ruch, równowagę i świadomość ciała. Zobaczyliśmy też zmiany w operculum (wieczku - przyp. red.), w miejscu, w którym wszystkie te sygnały spotykają się i mogą być przetwarzane w sposób wielozmysłowy" - dodaje współautorka publikacji, dr Silvia Seghezzi.
Z badań wynika, że ludzki mózg wyewoluował tak, by nieustannie rejestrować przyciąganie ziemskie, nawet jeśli nie odczuwamy go tak wyraźnie jak światła czy dźwięku. "Jeśli chcesz podejść do tego trochę po nerdowsku, możesz pomyśleć o grawitacji jako o pierwszym sygnale, który odbiera rozwijający się płód - tak więc nasz mózg jest zbudowany na wykrywaniu grawitacji" - tłumaczy prof. Ferrè. Dzięki temu bez zastanawiania i wysiłku podnosimy np. kubek kawy - mózg po prostu automatycznie kompensuje siłę przyciągania.
Choć plastyczność mózgu chroni astronautów przed urazami w kosmosie, problemem pozostają czas i zasoby potrzebne na taką neurologiczną rekalibrację. Doskonale obrazowały to nagrania z misji Apollo, na których astronauci poruszali się po Księżycu niezwykle niezdarnie - nie tylko przez ciężkie skafandry, ale także z powodu zaburzeń lokomocji i równowagi po zmianie grawitacji. Adaptacja wymaga czasu.
Zagrożenia dla mózgu astronautów podczas misji na Marsa
O ile przy lotach na ISS powracający astronauci mogą liczyć na natychmiastową pomoc medyczną na Ziemi, o tyle w przypadku planowanych przez NASA i Chiny załogowych misji na Marsa sprawa drastycznie się komplikuje. Po około 8 miesiącach lotu w mikrograwitacji mózg pilotów zaadaptuje się do nieważkości. W momencie lądowania na Czerwonej Planecie (gdzie grawitacja wynosi ok. 1/3 ziemskiej) załoga natychmiast zderzy się z ogromnym wyzwaniem. Choć codzienne ćwiczenia mogą utrzymać w sprawności ich mięśnie, mózg odpowiedzialny za ich kontrolę nie będzie gotowy na nagłą zmianę siły ciążenia.
Może to prowadzić do niebezpiecznej dezorientacji w krytycznym momencie lądowania, gdy piloci ze względu na opóźnienia w komunikacji z Ziemią będą zdani wyłącznie na siebie. "Możesz mieć niesamowitą rakietę, ale jeśli nie jesteś w stanie jej pilotować, jeśli nie możesz podjąć właściwych decyzji z powodu tych zmian sensoryczno-motorycznych, mogą pojawić się kłopoty" - ostrzega prof. Ferrè.
Znanym z literatury i filmów science-fiction rozwiązaniem tego problemu jest generowanie sztucznej grawitacji za pomocą wirujących elementów statku kosmicznego. Alessandro Alcibiade z ESA zgadza się, że byłoby to najlepsze wyjście, lecz barierą pozostają ogromne koszty finansowe związane z masą takiej konstrukcji. Naukowcy szukają zatem innych metod. Przykładowo prof. Ferrè pracuje nad techniką stymulacji kluczowych obszarów mózgu odpowiedzialnych za wykrywanie grawitacji za pomocą prądów elektrycznych o niskim natężeniu, co ma poprawić elastyczność tego najważniejszego organu.
Misje kosmiczne są dla neuronaukowców nie tylko wyzwaniem, ale także ogromną szansą na nowe odkrycia. Pozwalają im bowiem badać i poznawać ludzki mózg w warunkach, jakie nigdy nie istniały na Ziemi i których odtworzenie w symulatorze byłoby zupełnie niepraktyczne, o ile nie niemożliwe.
