Wat gebeurt er met het brein van ruimtereizigers? Die kennis is cruciaal voor toekomstige Marsmissies.
Angelique Van Ombergen heeft de Vlaamse PhD Cup gewonnen. In dit artikel beschrijft ze haar bekroonde onderzoek.
Afname van spiermassa, brozere botten, verlaagde weerstand, visuele klachten, … Als een ruimtereis een bijsluiter had, zouden er heel wat bijwerkingen in staan. Dat weten we al door een halve eeuw aan biomedisch onderzoek bij astronauten. Wat we nog niet echt weten, is wat er met het menselijk brein gebeurt. Dit was de insteek zijn van mijn doctoraat, het BRAIN-DTI project, een internationaal project voor de Europese en Russische ruimtevaartorganisaties.
Het idee op zich is simpel: een hersenscan voor en na de ruimtetrip. Die kunnen we dan vergelijken om precies te zien waar in het brein er verschillen optreden na een verblijf in het ISS.
Het idee mag dan wel recht voor de raap zijn, de uitvoering is dat allesbehalve: kleine aantallen, een grote variabiliteit tussen astronauten onderling en als dé proefkonijnen bij uitstek zijn astronauten drukbezet, wat het bijzonder moeilijk maakt om hen te pakken te krijgen. Astronautenonderzoek heeft dus ‘heel wat voeten in de aarde’ (pun intended). Dat zorgt er soms voor dat het trager gaat dan gewenst.
Meten is weten
De noodzaak om te weten wat er met het brein gebeurt na een ruimtereis wordt (h)erkend en bijgevolg zit het onderzoek hiernaar in een ‘stroomversnelling’.
Uit ons onderzoek vloeide drie jaar geleden de allereerste publicatie over het effect van ruimtevaart op het menselijk brein (een case report bij één astronaut, anekdotisch en dus niet echt generaliseerbaar).
Nu, met de teller op 13 astronauten, zien we dat er relatief grote veranderingen op te meten zijn in de structuur van het astronautenbrein. We zien veranderingen na een ruimtereis in het volume van grijze en witte stof en het hersenvocht.
Bovendien blijven sommige van die veranderingen ook gedeeltelijk zichtbaar wanneer de astronauten al enkele maanden terug met hun voeten op aarde staan. Dit publiceerden we zeer recent nog in het prestigieuze medische vaktijdschrift the New England Journal of Medicine.
Het is belangrijk nieuws, want het is de eerste keer dat aangetoond wordt dat ook op langere termijn bepaalde veranderingen in het astronautenbrein nog meetbaar zijn.
Recent konden we aantonen dat er redelijk grote veranderingen optreden in het grijze stof, witte stof en cerebrospinaal (CSF; hersenvocht) volume na een ruimtereis. Wat deze veranderingen specifiek betekenen voor astronauten moet toekomstig onderzoek uitwijzen. © Van Ombergen et al, the New England Journal of Medicine, 2018.
Belangrijke nota: het is niet omdat we verschillen opmeten, dat dit ook per direct betekent dat astronauten minder goed of anders zullen functioneren. Vergelijk het hier mee: als je been morgen plots 1cm korter is, kan je dat perfect opmeten.
Maar, dat betekent niet persé dat je niet meer kan stappen, springen en dansen als ervoor. Net het zelfde met de veranderingen in het astronautenbrein: we weten niet precies welke impact die veranderingen kunnen hebben voor astronauten. Dat is voer voor toekomstig onderzoek.
Ook aan de andere kant van de Atlantische Oceaan is men (NASA) druk in de weer. Verder bouwen op deze eerste resultaten en in kaart brengen hoe en wanneer precies de opgemeten veranderingen recupereren eens astronauten terug op aarde zijn (wat hopelijk wel het geval is) én uitpluizen wat dit nu concreet betekent voor astronauten is fundamenteel als we het goed willen aanpakken.
Wetenschappelijke en medische kruisbestuiving
Je kan je afvragen: waarom is dit onderzoek nu zo belangrijk? Wel, zoals eerder gezegd, is het cruciaal voor de gezondheid van astronauten (zowel outgoing als incoming) en om astronauten beter te kunnen voorbereiden op die langdurige ruimtemissies.
Gewichtloosheid, kosmische straling, geen dag- en nachtritme, isolatie, … Een ruimtetrip is allesbehalve een pleziertrip
Een trip naar Mars kan er bijvoorbeeld voor zorgen dat astronauten gemakkelijk 2 tot 3 jaar weg zijn. Maar dat is niet alles. Astronauten zijn ook een uniek leermodel omdat ze zich laten blootstellen aan zulke extreme omstandigheden en dat zelfs geheel vrijwillig. Je kan astronauten dus een beetje vergelijken met extreme proefkonijnen.
Dat stelt ons als onderzoekers ook in staat om meer inzichten te krijgen in hoe het menselijk lichaam, en in het specifiek ook het brein, in staat zijn om zich aan te passen aan extreme situaties. Want dat is een ruimtetrip zeker: gewichtloosheid, kosmische straling, geen dag- en nachtritme, isolatie, … Een ruimtetrip is echt allesbehalve een pleziertrip.
Daardoor ervaren astronauten veel problemen waarmee sommige evenwichtspatiënten of oudere mensen ook kampen. Denk maar aan misselijkheid, duizeligheid, slaapproblemen en beperkte mobilisatie. Hierdoor kunnen ook inzichten ontgonnen worden interessant kunnen zijn voor patiëntengroepen hier op aarde. Een soort van wetenschappelijke en medische kruisbestuiving, zeg maar.
Are we there yet?
Nog niet. De technische vooruitgang gaat verbazingwekkend snel en we naderen met rasse schreden een terugkeer naar de maan en een eerste trip naar Mars. Als we Elon Musk en de zijnen (SpaceX) mogen geloven, vertrekken we zelfs in 5, respectievelijk 15 jaar naar de maan en naar Mars.
Als we dit op een ethisch verantwoorde manier willen doen, focussen we ons best eerst nog even op het onderliggende fysieke en psychologische aspect.
Ik hoop dat we voor de helft van de 21e eeuw nog de eerste vrouw voet mogen zien zetten op Mars
Bijna 50 jaar geleden zette de eerste man voet op de maan en ik hoop écht dat we voor de helft van de 21e eeuw nog de eerste vrouw voet mogen zien zetten op Mars. Zoals mijn grootmoeder altijd zong als we op stap waren: ‘we zijn er bijna, we zijn er bijna, maar nog niet he-le-maal…’
Voor haar onderzoek naar het brein in de ruimte is Angelique Van Ombergen (Medische Wetenschappen, UAntwerpen, FWO) genomineerd voor de Vlaamse PhD Cup 2018. Stemmen kan HIER.
