Dans une étude récente publiée dans Rapports scientifiquesles chercheurs évaluent les changements dans la matière grise du cerveau et les volumes ventriculaires, la distribution d’eau libre extracellulaire et d’autres paramètres pour comprendre les changements de la morphologie du cerveau induits par les vols spatiaux.
Étude: Impacts de l’expérience de vol spatial sur la structure du cerveau humain. Crédit d’image : Gorodenkoff / Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Les vols spatiaux sont difficiles, car ils exposent le corps à divers dangers tels que la microgravité et l’augmentation des radiations, en plus du stress mental d’être socialement isolé pendant de longues périodes dans un environnement confiné.
Des études récentes ont également rapporté que le déplacement vers le haut imposé au cerveau pendant les vols spatiaux modifie la morphologie du cerveau humain en rétrécissant les sillons et l’encombrement cortical. Cela provoque une augmentation du volume de matière grise dans la partie supérieure du cerveau et une diminution près de la base du cerveau, accompagnée d’un déplacement du liquide intracrânien, y compris le déplacement du liquide céphalo-rachidien (LCR).
Les missions spatiales peuvent varier en durée de deux semaines à un an. Les astronautes peuvent également différer dans leur expérience, certains étant novices, d’autres ayant accompli plusieurs missions avec des intervalles substantiels entre les missions.
Des études antérieures ont comparé les changements de paramètres tels que le volume de matière grise, les changements de microstructure de la matière blanche et le déplacement de l’eau libre extracellulaire entre de courtes missions de navette spatiale et des missions plus étendues de la Station spatiale internationale. Cependant, l’association entre les différences individuelles dans l’expérience antérieure des vols spatiaux et les changements de morphologie cérébrale reste incertaine.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé les données d’imagerie par résonance magnétique (IRM) de 30 astronautes qui différaient considérablement dans les paramètres d’expérience de vol spatial, y compris la durée de la mission allant de deux semaines à un an, l’expérience précédente allant d’aucune mission à trois missions et le temps écoulé depuis leur dernière mission.
Des analyses voxelwise du cerveau entier ont été menées pour élucider l’association entre les différences dans les paramètres d’expérience de vol spatial entre les individus et les changements dans le volume de matière grise, le volume fractionnaire d’eau libre, la microstructure de la matière blanche corrigée pour l’eau libre et le volume ventriculaire.
Les chercheurs ont émis l’hypothèse que les changements de volume de matière grise, d’expansion ventriculaire et de déplacement d’eau libre seraient plus importants dans le cas de missions plus longues, ainsi que de plus petits changements dans la microstructure de la matière blanche. Des intervalles plus courts entre les missions et une plus grande expérience des missions de vol précédentes ont également été supposés induire de plus petits changements dans la structure du cerveau.
Les changements dans le volume de matière grise, le volume fractionnaire d’eau libre, les indices corrigés d’eau libre pour la diffusion de la matière blanche et le volume ventriculaire ont été analysés au niveau du groupe pour les changements avant et après le vol. Ces analyses ont été ajustées en fonction du sexe, de l’âge au lancement, de la durée de la mission et de l’intervalle entre l’atterrissage et l’IRM post-vol. Les changements dans les paramètres de la structure cérébrale ont également été comparés entre les membres d’équipage expérimentés et novices.
Les chercheurs ont également élucidé si le nombre de missions de vols spatiaux antérieurs était associé à des changements dans la structure du cerveau induits par les vols spatiaux. L’impact des intervalles de temps entre deux missions de vol spatial sur les changements dans la matière grise et les volumes ventriculaires, les indices de diffusion de la matière blanche et le volume fractionnaire d’eau libre a également été exploré.
Résultats de l’étude
Les missions de vol spatial plus longues étaient associées à un degré d’expansion plus élevé dans le troisième ventricule latéral et le ventricule latéral droit du cerveau. Ces changements se sont également produits au cours des six premiers mois de séjour dans l’espace et se sont ensuite stabilisés pour des missions plus longues, comme le démontre l’ampleur similaire de l’expansion présentée par les astronautes qui étaient en missions de six mois et d’un an. Il est important de noter que ces résultats sont basés sur un échantillon de petite taille ; par conséquent, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les schémas d’expansion du ventricule.
Le volume fractionnaire d’eau libre a augmenté le long des bords latéraux du ventricule droit chez les astronautes novices après un vol spatial, tandis que chez ceux qui avaient participé à deux missions ou plus, il a diminué dans la même région. Cela suggère que chez les astronautes qui ont subi une expansion ventriculaire lors de missions précédentes et qui ont eu une récupération lente après un vol spatial, l’expansion ventriculaire et la réabsorption du LCR après les missions sont considérablement réduites. Ainsi, de multiples missions de vols spatiaux et des réajustements répétés et une adaptation aux changements de gravité entraînent des changements significatifs du volume fractionnaire d’eau libre.
Les membres d’équipage qui avaient des intervalles de moins de trois ans entre les missions n’ont présenté aucune expansion ventriculaire après la mission suivante, tandis que ceux qui avaient une période de récupération de plus de trois ans entre les missions ont montré une expansion ventriculaire après la mission suivante. Ces résultats indiquent qu’un intervalle inférieur à trois ans n’était pas suffisant pour la récupération ventriculaire.
conclusion
Des durées de mission de vol spatial plus longues ont entraîné une plus grande expansion du troisième et du ventricule latéral droit; cependant, ces changements semblaient se stabiliser après six mois au cours de missions plus longues. De plus, les intervalles inter-missions inférieurs à trois ans étaient insuffisants pour la récupération ventriculaire.
Les astronautes qui avaient effectué plus de deux vols spatiaux présentaient des réductions plus importantes du volume fractionnaire d’eau libre que les astronautes novices. Dans l’ensemble, l’étude actuelle met en évidence la nécessité de lignes directrices pour les futures missions afin de protéger le cerveau lors de missions de vols spatiaux plus longues et successives.
