Les cerveaux des cosmonautes sont « recâblés » par les missions spatiales, selon des scientifiques
Notre cerveau change à mesure que nous vieillissons et grandissons ici sur Terre. Mais qu’advient-il du cerveau humain après avoir été dans l’espace pendant longtemps?
Dans une nouvelle étude, un effort de collaboration entre l’Agence spatiale européenne et l’agence spatiale russe Roscosmos, des chercheurs ont exploré comment le cerveau des cosmonautes change après avoir voyagé dans l’espace et en revenir. Et ils ont montré comment le cerveau s’adapte aux vols spatiaux, constatant que le cerveau est presque « recâblé », et que des changements de fluide et des changements de forme se produisent. Ces changements peuvent durer des mois après le retour d’une personne sur Terre, ont découvert les chercheurs.
Les étranges changements cérébraux observés par l’équipe étaient « très nouveaux et très inattendus », a déclaré à Space.com le responsable de l’étude, Floris Wuyts, chercheur à l’Université d’Anvers en Belgique.
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Comment étudier le cerveau dans l’espace
Pour cette étude, l’équipe de recherche internationale a étudié le cerveau de 12 cosmonautes masculins peu avant et après leurs vols vers la Station spatiale internationale. Ils ont également observé les cerveaux de ces mêmes cosmonautes sept mois après leur retour sur Terre. Tous les cosmonautes de cette étude ont participé à des vols de longue durée qui ont duré en moyenne 172 jours, soit un peu plus de cinq mois et demi.
« Nous nous sommes d’abord concentrés sur la neuroplasticité pour voir comment le cerveau s’adapte au vol spatial », a déclaré Wuyts, ajoutant que l’équipe s’est également concentrée sur la connectivité dans le cerveau des sujets cosmonautes.
« Analyses structurelles [of astronaut brains] ont déjà été faites, mais pas encore de recherche sur la connectivité », a déclaré Wuyts. « Avec cet article [on] connectivité, nous abordons enfin les réponses concernant cette neuroplasticité. »
Pour ce faire, l’équipe a utilisé une technique d’imagerie cérébrale appelée tractographie des fibres, une technique de reconstruction 3D qui utilise des données de diffusion IRM (imagerie par résonance magnétique) ou IRMd pour étudier la structure et la connectivité dans le cerveau.
« La tractographie par fibre donne une sorte de schéma de câblage du cerveau. Notre étude est la première à utiliser cette méthode spécifique pour détecter les changements dans la structure du cerveau après un vol spatial », a déclaré Wuyts dans un communiqué envoyé par courrier électronique.
Les données IRM peuvent en dire beaucoup aux chercheurs sur le cerveau d’un sujet, a expliqué Wuyts.
« L’IRM examine la structure au niveau [of] la matière grise (comme les microprocesseurs d’un PC) et la matière blanche (les connexions sur la carte mère d’un PC, entre toutes les unités de traitement). L’IRM examine également le liquide dans le cerveau, appelé liquide céphalo-rachidien (LCR) », a déclaré Wuyts à Space.com.
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Quels changements dans le cerveau ?
« Après le vol spatial, ces structures semblent être modifiées, principalement en raison des déformations causées par le déplacement de fluide qui se produit dans l’espace », a déclaré Wuyts. Fait intéressant, l’équipe a également constaté une augmentation de la matière grise et blanche. Dans le cerveau, la matière blanche facilite la communication entre la matière grise dans le cerveau et entre la matière grise et le reste du corps.
En plus de ce changement de fluide, l’équipe a remarqué des changements de forme dans le cerveau, en particulier dans le corps calleux, qui est un gros faisceau de fibres nerveuses que Wuyts a décrit dans la déclaration comme « l’autoroute centrale reliant les deux hémisphères du cerveau ».
Auparavant, on pensait que les vols spatiaux pouvaient provoquer des changements structurels dans le corps calleux lui-même. Cependant, l’équipe a découvert que les ventricules à proximité se dilatent en fait, ce qui déplace le tissu neural de cette région autour du corps calleux, changeant sa forme, a expliqué Wuyts. Les ventricules du cerveau sont des poches qui produisent et stockent à la fois le LCR, le liquide qui entoure le cerveau et la moelle épinière.
Les chercheurs ont également « découvert des changements dans les connexions neuronales entre plusieurs zones motrices du cerveau », a déclaré l’auteur principal Andrei Doroshin, chercheur à l’Université Drexel en Pennsylvanie, dans le communiqué. « Les zones motrices sont des centres cérébraux où les commandes de mouvements sont initiées. Dans apesanteur, un astronaute doit adapter radicalement ses stratégies de déplacement par rapport à la Terre. Notre étude montre que leur cerveau est recâblé, pour ainsi dire. »
« D’après des études antérieures, nous savons que ces zones motrices montrent des signes d’adaptation après un vol spatial. Maintenant, nous avons une première indication que cela se reflète également au niveau des connexions entre ces régions », a ajouté Wuyts dans le communiqué.
Mais ces changements n’ont pas été remarqués immédiatement après le retour des cosmonautes sur Terre. Dans les scanners cérébraux des sujets sept mois après l’atterrissage, l’équipe a constaté que ces changements étaient toujours présents.
Ce qui peut être fait?
Cette étude fait partie d’un nombre croissant de recherches qui explore exactement comment les vols spatiaux, en particulier les voyages spatiaux de longue durée, affectent le corps humain. Ce n’est pas la fin de notre compréhension sur le sujet, mais cela révèle de nouvelles informations sur la façon dont le cerveau peut être affecté, des informations que les chercheurs peuvent ensuite utiliser pour mieux protéger les humains qui vont dans l’espace.
« Nos recherches montrent que nous devrions invoquer des contre-mesures pour nous assurer que les changements de fluide et les changements de forme du cerveau sont limités », a déclaré Wuyts à Space.com.
Wuyts a ajouté qu’une mesure qui pourrait réduire ces effets serait la gravité artificielle. La gravité artificielle est, en théorie, créée par une force d’inertie pour reproduire la sensation de gravité telle que, par exemple, nous la ressentons ici sur Terre. Un incontournable de la science-fiction, scientifiques ces dernières années ont commencé à concrétiser ce concept.
« En utilisant la gravité artificielle à bord de la station spatiale ou [a] fusée vers Mars résoudra très probablement le problème de déplacement des fluides. Le beignet rotatif comme dans le film de Stanley Kubrick « Space Odyssey 2001″ est un excellent exemple de ce qui serait idéal. Cependant, il est compliqué à réaliser. Pourtant, c’est peut-être la voie à suivre. Les recherches futures le diront », a déclaré Wuyts.
Ce travail a été publié vendredi (18 février) dans la revue Frontiers in Neural Circuits.
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