Brains of Cosmonauts “Rewired” Selama Misi Luar Angkasa

Sebuah studi baru diterbitkan di Perbatasan di Sirkuit Saraf adalah yang pertama menganalisis perubahan konektivitas struktural yang terjadi di otak setelah penerbangan luar angkasa jangka panjang. Hasilnya menunjukkan perubahan mikrostruktur yang signifikan di beberapa saluran materi putih seperti saluran sensorimotor. Studi ini dapat membentuk dasar untuk penelitian masa depan ke dalam lingkup penuh perubahan otak selama eksplorasi ruang angkasa manusia.

Otak kita dapat berubah dan beradaptasi dalam struktur dan fungsi sepanjang hidup kita. Saat eksplorasi ruang angkasa manusia mencapai cakrawala baru, memahami efek penerbangan luar angkasa pada otak manusia sangat penting. Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa penerbangan luar angkasa berpotensi mengubah bentuk dan fungsi otak orang dewasa.

Melalui proyek kolaborasi antara European Space Agency (ESA) dan Roscosmos, tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Dr. Floris Wuyts dari University of Antwerp, telah mempelajari otak manusia yang melakukan perjalanan ke luar angkasa.

Wuyts dan rekan-rekannya, untuk pertama kalinya, menyelidiki perubahan struktural di otak setelah penerbangan luar angkasa pada tingkat saluran materi putih otak dalam.

Materi putih mengacu pada bagian otak yang bertanggung jawab untuk komunikasi antara materi abu-abu dan tubuh dan antara berbagai wilayah materi abu-abu. Singkatnya, materi putih adalah saluran komunikasi otak dan materi abu-abu adalah tempat pemrosesan informasi dilakukan.

Otak yang terpelajar

Untuk mempelajari struktur dan fungsi otak setelah penerbangan luar angkasa, para peneliti menggunakan teknik pencitraan otak yang disebut traktografi serat.

“Traktografi serat memberikan semacam skema pengkabelan otak. Studi kami adalah yang pertama menggunakan metode khusus ini untuk mendeteksi perubahan struktur otak setelah penerbangan luar angkasa,” jelas Wuyts.

Wuyts dan timnya memperoleh scan difusi MRI (dMRI) dari 12 kosmonot laki-laki sebelum dan setelah penerbangan luar angkasa mereka. Mereka juga mengumpulkan delapan pemindaian lanjutan, tujuh bulan setelah penerbangan luar angkasa. Semua kosmonot terlibat dalam misi berdurasi panjang dengan durasi rata-rata 172 hari.

Para peneliti menemukan bukti konsep ‘otak terpelajar’; Dengan kata lain, tingkat neuroplastisitas otak harus beradaptasi dengan penerbangan luar angkasa. “Kami menemukan perubahan dalam koneksi saraf antara beberapa area motorik otak,” kata penulis pertama Andrei Doroshin, dari Universitas Drexel. “Area motorik adalah pusat otak di mana perintah untuk gerakan dimulai. Dalam keadaan tanpa bobot, seorang astronot perlu menyesuaikan strategi pergerakannya secara drastis, dibandingkan dengan Bumi. Studi kami menunjukkan bahwa otak mereka telah diatur ulang, sehingga untuk berbicara. ”

Pemindaian lanjutan mengungkapkan bahwa setelah tujuh bulan kembali ke Bumi, perubahan ini masih terlihat.

“Dari penelitian sebelumnya, kita tahu bahwa area motorik ini menunjukkan tanda-tanda adaptasi setelah penerbangan luar angkasa. Sekarang, kami memiliki indikasi pertama bahwa itu juga tercermin pada tingkat koneksi antar wilayah tersebut, ”lanjut Wuyts.

Para penulis juga menemukan penjelasan untuk pergeseran otak anatomis yang diamati setelah penerbangan luar angkasa.

“Kami awalnya mengira telah mendeteksi perubahan dalam Corpus callosum, yang merupakan jalan raya pusat yang menghubungkan kedua belahan otak,” jelas Wuyts. Itu Corpus callosum Berbatasan dengan ventrikel otak, jaringan komunikasi ruang berisi cairan, yang mengembang karena penerbangan luar angkasa.

“Perubahan struktural yang awalnya kami temukan di Corpus callosum sebenarnya disebabkan oleh pelebaran ventrikel yang menyebabkan pergeseran anatomis jaringan saraf yang berdekatan,” kata Wuyts. “Di mana awalnya dianggap ada perubahan struktural nyata di otak, kami hanya mengamati perubahan bentuk. Ini menempatkan temuan dalam perspektif yang berbeda.”

Masa depan penelitian penerbangan luar angkasa

Studi ini menggambarkan kebutuhan untuk memahami bagaimana penerbangan luar angkasa memengaruhi tubuh kita, khususnya melalui penelitian jangka panjang tentang efeknya pada otak manusia. Penanggulangan saat ini ada untuk keropos otot dan tulang, seperti berolahraga minimal dua jam sehari. Penelitian di masa depan dapat memberikan bukti bahwa tindakan pencegahan diperlukan untuk otak.

“Temuan ini memberi kita potongan tambahan dari keseluruhan teka-teki. Karena penelitian ini sangat perintis, kami belum tahu bagaimana keseluruhan teka-teki itu nantinya. Hasil ini berkontribusi pada pemahaman kita secara keseluruhan tentang apa yang terjadi di otak para pelancong luar angkasa. Sangat penting untuk mempertahankan garis penelitian ini, mencari perubahan otak yang diinduksi penerbangan luar angkasa dari perspektif yang berbeda dan menggunakan teknik yang berbeda, ” simpul Wuyts.

Referensi: “Perubahan Konekometri Otak dalam Penjelajah Luar Angkasa Setelah Penerbangan Luar Angkasa Jangka Panjang” oleh Andrei Doroshin, Steven Jillings, Ben Jeurissen, Elena Tomilovskaya, Ekaterina Pechenkova, Inna Nosikova, Alena Rumshiskaya, Liudmila Litvinova, Ilya Chlovichni Lachoen, Ekaterina Pechenberko, Steven Laureys, Victor Petrovichev, Angelique Van Ombergen, Jitka Annen, Stefan Sunaert, Paul M. Parizel, Valentin Sinitsyn, Peter zu Eulenburg, Karol Osipowicz and Floris L. Wuyts, 18 Februari 2022, Perbatasan di Sirkuit Saraf.
DOI: 10.3389/fncir.2022.815838