Científicos de Birkbeck, Universidad de Londres en el Reino Unido, han identificado alteraciones cerebrales específicas que ocurren cuando los humanos están expuestos a la microgravedad, según una investigación publicada en la revista Frontiers in Psychology. El estudio, que analizó datos de 15 investigaciones de imágenes cerebrales con 377 participantes, incluyendo astronautas y voluntarios en simulaciones espaciales en la Tierra, representa el análisis más completo hasta la fecha sobre cómo el espacio afecta el cerebro humano.

"Es una hermosa neuroplasticidad: encontramos que hay alteraciones tanto estructurales como funcionales en el cerebro", dijo Elisa Raffaella Ferrè, profesora de neurociencia cognitiva en Birkbeck, Universidad de Londres y autora principal del estudio, según declaraciones compartidas exclusivamente con la BBC. "Hemos identificado un grupo de áreas cerebrales que experimentan cambios cuando la gravedad no está presente".

Los cambios cerebrales identificados

La investigación muestra que el cerebro se ajusta físicamente a la ausencia de gravedad, reconfigurándose para el nuevo entorno. "Vemos cambios en las partes del cerebro que controlan el movimiento, el equilibrio y la conciencia corporal", dijo Silvia Seghezzi, coautora del estudio, según la BBC. "También vimos alteraciones en el opérculo, donde todas estas señales se encuentran y pueden procesarse de manera multisensorial".

El hallazgo demuestra que el cerebro humano ha evolucionado para detectar la gravedad, aunque no la percibimos conscientemente como otros estímulos. "No percibimos la gravedad de la misma manera que percibimos cambios en el color, la luz, la temperatura o los sonidos", explicó Ferrè. "Pero la gravedad es una característica constante del entorno que nuestro cerebro está recibiendo y procesando".

Ferrè utilizó el ejemplo de levantar una taza de café para ilustrar este proceso. Lo hacemos sin esfuerzo, explicó, porque nuestro cerebro compensa automáticamente la gravedad terrestre y mueve nuestros músculos en consecuencia. "Si quieres ser un poco nerd, puedes pensar en la gravedad como la primera señal que recibe el feto en desarrollo, así que nuestro cerebro está construido sobre la detección de gravedad", dijo.

Implicaciones para las misiones espaciales

Los efectos del vuelo espacial en el cuerpo humano, desde músculos hasta huesos y senos nasales bloqueados, están bien documentados en los aproximadamente 70 años desde que la humanidad entró en órbita por primera vez. Menos conocidos son los efectos que la gravedad cero tiene en el cerebro, según la investigación.

En el espacio, los cuerpos ya no necesitan superar la fuerza de la gravedad con cada acción o movimiento. Como resultado, los huesos que soportan nuestro peso y los músculos que usamos para levantar, cargar, caminar y correr comienzan a deteriorarse. Después de solo unos días en el espacio, los huesos pierden calcio y los músculos comienzan a deteriorarse, lo que incluye cambios en el corazón, según la fuente.

Típicamente, los astronautas siguen un régimen de ejercicio riguroso que incluye dos horas diarias en el gimnasio de la Estación Espacial Internacional (EEI). Incluso así, después de solo seis meses en el espacio, son sacados de sus naves espaciales de regreso y colocados en camillas. Puede tomar hasta cuatro años para que sus huesos vuelvan a la normalidad, según la BBC.

"El cerebro es probablemente el más importante de nuestros órganos", dijo Alessandro Alcibiade, médico de vuelo de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés), según la fuente. "Si no llevas un cerebro efectivo al espacio y un cerebro que funcione al espacio, todo será inútil".

El desafío de la adaptación

La adaptación cerebral a la microgravedad es, en realidad, una buena noticia para los astronautas. Si los cerebros humanos no se adaptaran en el espacio, los astronautas encontrarían todo tipo de dificultades, incluidas muchas lesiones relacionadas con el café, según Ferrè. El desafío surge, sin embargo, por la rapidez con que ocurre esta reconfiguración neurológica.

"Mira a los astronautas del Apolo caminando en la superficie lunar. Las imágenes muestran lo increíblemente malos que eran para mantener la postura correcta, y eso no es solo porque los trajes eran muy pesados, es porque todo su equilibrio y locomoción fue alterado por la falta de gravedad terrestre", dijo Ferrè. "No significa que el cerebro no pueda recalibrarse, pero toma tiempo y recursos".

Durante los últimos 50 años desde el final del programa Apolo, nada de esto ha sido realmente un problema. Los astronautas llegan a la EEI y son un poco torpes por un tiempo, chocando contra las paredes o moviendo cosas con demasiada fuerza, pero luego se adaptan. Cuando la tripulación regresa a la Tierra, son ayudados desde la cápsula, atendidos y rehabilitados de vuelta a la vida en gravedad normal, según la fuente.

El problema de las misiones a Marte

Pero las futuras misiones de larga duración a la Luna o Marte, que la NASA y China tienen en sus planes, presentan un desafío diferente. Para estas misiones, los astronautas necesitarán hacer la transición entre gravedad y ausencia de gravedad.

En una misión a Marte, por ejemplo, después de aproximadamente ocho meses en el espacio, la tripulación estará tan bien adaptada a la microgravedad que incluso salir de su nave espacial en la gravedad marciana (aproximadamente un tercio de la de la Tierra) podría presentar un desafío, según la investigación. Mientras que sus músculos y huesos se habrán mantenido en forma mediante ejercicio diario, el cerebro que los controla puede que no. El cambio en la gravedad podría ser desorientador y peligroso. Sin comunicaciones en tiempo real con la Tierra, necesitarán tener sus facultades intactas para el aterrizaje.

"Puedes tener un cohete increíble, pero si no eres capaz de pilotarlo, si no eres capaz de tomar las decisiones correctas debido a estas alteraciones sensoriomotoras, podría haber problemas", dijo Ferrè. "Necesitamos asegurarnos de que los humanos estén apoyados y potencialmente facilitar el proceso de adaptación".

El caso de Luca Parmitano

El astronauta de la Agencia Espacial Europea Luca Parmitano, ex piloto de pruebas de la Fuerza Aérea Italiana, describió su experiencia de adaptación al espacio en 2019, durante el entrenamiento para su segunda misión de larga duración a la EEI. "Hay una adaptación que, en muchos sentidos, se siente como una transformación", dijo Parmitano a la BBC. "Después de unas semanas tu cuerpo es diferente a lo que era en tierra: ves y sientes tu cuerpo cambiar, tus piernas se vuelven más delgadas y tu cara se vuelve redonda".

Parmitano ha sido recientemente seleccionado para su tercera misión espacial como uno de los cuatro miembros de la tripulación de Artemis III. Programado para lanzarse en 2027, este vuelo desafiante en órbita terrestre probará módulos de aterrizaje lunar y trajes espaciales para un regreso a la Luna, según la fuente.

"Una de las razones por las que la raza humana es tan exitosa en la Tierra es nuestra capacidad de adaptarnos", dijo Parmitano. "Pero ver en el arco de unas pocas semanas [en el espacio] cambios físicos sucediendo, realmente me sorprendió lo diferente que me sentí y cuánto más cómodo mi nuevo cuerpo simplemente encajaba en el entorno en el que estaba".

Investigación previa limitada

La investigación sobre los efectos del vuelo espacial en el cerebro se ha limitado a experimentos con solo unos pocos astronautas durante misiones de larga duración. Scott Kelly, por ejemplo, pasó un año en la EEI mientras su hermano gemelo astronauta, Mark, permaneció en la Tierra. En el estudio resultante, los investigadores encontraron que las habilidades cognitivas de Scott permanecieron en gran medida sin cambios durante la misión en comparación con Mark, pero disminuyeron durante aproximadamente seis meses después de aterrizar, según la fuente.

Soluciones propuestas

Una solución ideal sería crear gravedad artificial en las naves espaciales mediante rotación, lo que contrarrestaría la pérdida ósea y muscular y ayudaría con el condicionamiento cerebral, según Alcibiade. "¿Por qué no hacemos eso? Porque costará mucho: todo se reduce a la masa y la masa es dinero cuando hablamos de espacio", dijo.

Ferrè está desarrollando nuevas técnicas que utilizan pequeñas corrientes eléctricas para estimular las áreas clave del cerebro que detectan la gravedad, con la esperanza de mejorar la flexibilidad. Está confiada en que los científicos encontrarán una manera de superar los efectos de los cambios en la gravedad, pero está ansiosa por enfatizar los aspectos positivos de sus hallazgos iniciales de investigación, no solo para los astronautas sino para toda la humanidad.

"El vuelo espacial es desafiante", dijo. "Pero también puede ser una muy buena ventana para entender nuestro cerebro de una manera que no podemos hacer aquí en la Tierra".