Les missions spatiales à long terme recâblent le cerveau humain

De nouvelles recherches révèlent que le cerveau humain se recâble pour s’adapter au vol spatial. A. Martin UW Photographie/Getty Images

• Le cerveau humain est un organe complexe qui détermine le fonctionnement du corps, traite les informations et interagit avec l’environnement.
• Alors que l’exploration spatiale se poursuit, il est impératif d’étudier les effets à long terme des voyages spatiaux sur le cerveau humain.
• Les vols spatiaux à long terme peuvent entraîner des modifications des structures de la substance blanche dans le cerveau. Ces changements pourraient être liés à la capacité du cerveau à s’adapter en fonction de son environnement et de l’expérience humaine.

Le cerveau humain est un organe essentiel qui influence tout le reste du corps humain. Les chercheurs découvrent constamment comment le cerveau s’adapte aux changements de l’environnement, ce que l’on appelle la neuroplasticité.

Un domaine d’intérêt particulier est l’impact des vols spatiaux sur le cerveau. Les preuves d’une étude récente dans Frontiers in Neural Circuits suggèrent que passer du temps prolongé dans l’espace modifie la microstructure des zones de matière blanche dans le cerveau.

Le cerveau humain est un organe complexe

Le cerveau humain contrôle le fonctionnement du corps. Il permet aux gens de penser, de ressentir le monde qui les entoure et de bouger. Le cerveau humain contrôle également la respiration et d’autres actions nécessaires pour rester en vie.

Le cerveau est composé de matière blanche et de matière grise. La matière grise est responsable de la capacité des gens à penser et à former des souvenirs, tandis que la matière blanche aide le cerveau à relayer les informations et les signaux rapidement et efficacement. La composition de la substance blanche change avec le temps.

De nouveaux environnements et situations affectent le fonctionnement du cerveau. Les chercheurs à l’origine de cette nouvelle étude ont cherché à comprendre comment les vols spatiaux à long terme affectent les microstructures du câblage du cerveau. Ils ont découvert qu’il apportait des modifications spécifiques à la substance blanche dans le cerveau des astronautes.

L’impact des voyages spatiaux sur le cerveau

Les chercheurs ont appris comment les vols spatiaux affectent d’autres fonctions du corps. Cependant, ils ne savent pas grand-chose des effets des voyages spatiaux sur le cerveau.

Comme l’exploration spatiale est susceptible de se poursuivre, les experts doivent faire plus de recherches sur son impact à long terme sur le cerveau. Cette étude a spécifiquement examiné l’effet du voyage dans l’espace sur la substance blanche du cerveau.

Les participants étaient des astronautes qui avaient effectué un séjour prolongé à la Station spatiale internationale (ISS). Les chercheurs ont utilisé l’IRM de diffusion pour observer le cerveau des astronautes. Ils ont ensuite utilisé une technique spéciale appelée tractographie différentielle pour examiner les changements microstructuraux dans la substance blanche.

Les chercheurs ont effectué des scans initiaux du cerveau de 12 astronautes masculins avant le vol spatial. Les astronautes ont passé en moyenne 172 jours sur l’ISS et ont subi des scintigraphies cérébrales de suivi en moyenne 10 jours après leur retour sur Terre. Huit des astronautes ont effectué une analyse de suivi à long terme en moyenne 230 jours après leur retour.

L’équipe a jumelé les astronautes pour contrôler les participants en tenant compte de l’âge, du sexe et de la latéralité, c’est-à-dire si une personne est gauchère ou droite. Le groupe témoin a subi des scanners cérébraux à des intervalles de temps similaires à ceux des astronautes.

Chez les astronautes, les chercheurs ont découvert des changements microstructuraux dans les zones associées aux voies sensorimotrices du cerveau. Par exemple, ils ont observé des changements dans le corps calleux, qui est la zone qui relie les deux moitiés du cerveau. Il y avait aussi des changements dans le cervelet, la zone du cerveau impliquée dans pratiquement tous les mouvements physiques.

Certains des changements observés étaient transitoires, les structures en amont revenant dans le temps. Cependant, de nombreux changements subsistaient, indiquant que les changements microstructuraux résultant de vols spatiaux à long terme pourraient faire partie de l’anatomie normale du cerveau.

Les chercheurs n’ont rapporté aucun résultat significatif dans le groupe témoin.

Les voyageurs de l’espace doivent s’adapter. Les auteurs de l’étude émettent l’hypothèse que certains de ces changements pourraient provenir de la neuroplasticité, le cerveau s’adaptant en fonction des expériences. Cependant, ils notent que les changements dans des zones telles que le corps calleux sont plus probablement le résultat de changements anatomiques.

Dans l’ensemble, ils soulignent que l’inversion des changements n’est que partielle. Ils disent que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre ces changements.

L’auteur de l’étude, le Dr Floris Wuyts, a expliqué à Medical News Today :

« Le plus important est le fait que les effets que nous observons sont toujours présents 7 mois après le retour sur Terre. Pour aller de l’avant, il devrait devenir un examen standard dans tous les équipages spatiaux pour obtenir des examens IRM avant et plusieurs après leur vol. Nous devons également déterminer de toute urgence une courbe « dose-réponse » sur l’effet des vols spatiaux sur le cerveau – certainement si nous prévoyons d’envoyer des humains sur Mars.

Limites de l’étude et poursuite de la recherche

L’étude avait plusieurs limites, y compris une petite cohorte, avec seulement huit des astronautes recevant les scans de suivi à long terme. Les auteurs soulignent que peu de personnes se qualifient pour ce type d’études. Ils reconnaissent également que certains des astronautes avaient déjà participé à des missions spatiales, ce qui aurait pu affecter leurs analyses avant le vol.

Le moment des analyses après le vol pourrait également avoir entraîné une sous-estimation des changements cérébraux. D’autres recherches devront également inclure des tests comportementaux.

Enfin, les auteurs notent que, comme ils se sont concentrés sur les changements détectables dans certaines parties du cerveau, ils n’ont pas pu déterminer la cause spécifique des changements. Celles-ci pourraient être dues à des changements de fluide, à la neuroplasticité ou à des changements anatomiques.

Cependant, l’inclusion d’un groupe témoin a aidé à tenir compte d’autres facteurs qui auraient pu causer les changements dans le cerveau.

L’expert en neurosciences Giovanni Di Liberto, Ph.D., qui n’a pas participé à l’étude, a expliqué au MNT :

« Un défi majeur est de déterminer quelle était exactement la cause d’un effet. Par exemple, un effet a-t-il été causé par l’expérience spatiale elle-même ou par un niveau de stress différent, des changements dans les habitudes de sommeil ou d’autres facteurs. Tirer une conclusion sur ces questions nécessite l’inclusion d’un groupe de contrôle approprié.

Il a en outre noté: “L’objectif est de déterminer les impacts à court et à long terme des voyages spatiaux sur notre corps et, en particulier, sur notre cerveau.”

“[H]ici, les auteurs [focused]pour la première fois, sur les changements microstructuraux d’une méthodologie d’imagerie particulière, ce qui est certainement une vision valable et intéressante du problème […]produisant un ensemble intéressant de résultats sur les effets à court et à long terme des voyages spatiaux.

“Bien qu’il reste encore beaucoup à étudier dans ce domaine de recherche, les résultats de cette étude seront très utiles pour formuler de futures hypothèses.”

Les auteurs de l’étude concluent que les recherches futures peuvent se concentrer sur la façon dont ces changements dans les voies de la substance blanche auront un impact sur la fonction cérébrale et le comportement des gens.