(NASA) Die NASA hat sich dazu verpflichtet bis in die 2030er Jahre Menschen zum Mars schicken .
Dies ist ein ehrgeiziges Ziel, wenn man bedenkt, dass eine typische Hin- und Rückreise zwischen drei und sechs Monaten dauern wird und die Besatzungen voraussichtlich bis zu zwei Jahre auf dem Roten Planeten bleiben werden, bevor die Planetenausrichtung die Rückreise nach Hause ermöglicht.
Das bedeutet, dass die Astronauten etwa drei Jahre – weit darüber hinaus – in reduzierter (Mikro-)Schwerkraft leben müssen aktueller Rekord von 438 aufeinanderfolgenden Tagen im Weltraum, gehalten vom russischen Kosmonauten Valery Polyakov.
In den Anfängen der Raumfahrt arbeiteten Wissenschaftler hart daran, das herauszufinden wie man die Schwerkraft überwindet damit sich eine Rakete aus der Anziehungskraft der Erde herauskatapultieren und Menschen darauf landen könnte der Mond .
Heutzutage steht die Schwerkraft weiterhin ganz oben auf der wissenschaftlichen Agenda, aber dieses Mal interessiert uns mehr, wie sich reduzierte Schwerkraft auf die Gesundheit der Astronauten auswirkt – insbesondere auf ihr Gehirn. Schließlich haben wir uns so entwickelt, dass wir innerhalb der Schwerkraft der Erde (1 g) leben, nicht in der Schwerelosigkeit des Weltraums (0 g) oder der Mikrogravitation Mars (0,3 g).
Wie genau kommt das menschliche Gehirn mit der Schwerelosigkeit zurecht?
Kurz gesagt: Schlecht – obwohl die Informationen darüber begrenzt sind.
Das ist überraschend, da wir mit dem Leben von Astronauten vertraut sind. Gesichter werden rot und aufgedunsen während der Schwerelosigkeit – ein Phänomen, das liebevoll als „ Charlie-Brown-Effekt ', oder ' Puffy-Head-Vogelbein-Syndrom '.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass Flüssigkeit, die hauptsächlich aus Blut (Zellen und Plasma) und Liquor cerebrospinalis besteht, sich in Richtung Kopf verlagert, was zu runden, aufgedunsenen Gesichtern und dünneren Beinen führt.
Diese Flüssigkeitsverschiebungen werden auch mit Weltraumkrankheit, Kopfschmerzen und Übelkeit in Verbindung gebracht.
In jüngerer Zeit waren sie es auch verbunden mit verschwommenem Sehen aufgrund eines Druckaufbaus, wenn der Blutfluss zunimmt und das Gehirn im Schädel nach oben schwebt – ein Zustand, der als Sehbehinderung und Hirndrucksyndrom bezeichnet wird.
Auch wenn die NASA dieses Syndrom als das größte Gesundheitsrisiko für jede Mission zum Mars ansieht, bleibt es immer noch ein Rätsel, herauszufinden, was es verursacht und – eine noch schwierigere Frage – wie man es verhindern kann.
Wie passt also meine Forschung dazu?
Nun, ich denke, dass bestimmte Teile des Gehirns am Ende viel zu viel Blut erhalten, weil sich Stickoxid – ein unsichtbares Molekül, das normalerweise im Blutkreislauf herumschwimmt – im Blutkreislauf ansammelt.
Dadurch entspannen sich die Arterien, die das Gehirn mit Blut versorgen, so dass sie sich zu weit öffnen. Als Folge dieses unablässigen Anstiegs des Blutflusses kann es zu einer Überlastung der Blut-Hirn-Schranke – dem „Stoßdämpfer“ des Gehirns – kommen.
Dadurch kann sich langsam Wasser ansammeln (ein Zustand, der Ödem genannt wird), was zu einer Schwellung des Gehirns und einem Druckanstieg führt, der durch die eingeschränkte Abflusskapazität noch verschlimmert werden kann.
Stellen Sie es sich wie einen Fluss vor, der über die Ufer tritt. Das Endergebnis ist, dass nicht genügend Sauerstoff schnell genug in Teile des Gehirns gelangt.
Dies ist ein großes Problem, das erklären könnte, warum verschwommenes Sehen auftritt, sowie Auswirkungen auf andere Fähigkeiten, einschließlich der kognitiven Beweglichkeit von Astronauten (wie sie denken, sich konzentrieren, denken und sich bewegen).
Eine Reise im „Erbrochenen-Kometen“
Um herauszufinden, ob meine Idee richtig war, mussten wir sie testen. Aber anstatt die NASA um eine Reise zum Mond zu bitten, entkamen wir den Fesseln der Schwerkraft der Erde, indem wir Schwerelosigkeit simulierten ein spezielles Flugzeug mit dem Spitznamen „Erbrochener Komet“ .
Durch das Steigen und anschließende Senken durch die Luft führt dieses Flugzeug in einem einzigen Flug bis zu 30 dieser „Parabeln“ aus, um das Gefühl der Schwerelosigkeit zu simulieren.
Sie dauern nur 30 Sekunden und ich muss zugeben, es macht sehr süchtig und man bekommt wirklich ein geschwollenes Gesicht!
Nachdem die gesamte Ausrüstung sicher befestigt war, nahmen wir Messungen an acht Freiwilligen vor, die vier Tage lang jeden Tag einen einzigen Flug absolvierten.
Wir haben den Blutfluss in verschiedenen Arterien, die das Gehirn versorgen, mithilfe eines tragbaren Doppler-Ultraschallgeräts gemessen, bei dem hochfrequente Schallwellen von zirkulierenden roten Blutkörperchen reflektiert werden.
Wir haben auch den Stickoxidspiegel in Blutproben aus der Unterarmvene sowie andere unsichtbare Moleküle gemessen, darunter freie Radikale und gehirnspezifische Proteine (die strukturelle Schäden im Gehirn widerspiegeln), die uns Aufschluss darüber geben könnten, ob die Blut-Hirn-Schranke beschädigt ist wurde gewaltsam geöffnet.
Unsere ersten Ergebnisse bestätigten unsere Erwartungen. Nach wiederholten Anfällen von Schwerelosigkeit stiegen die Stickoxidwerte an, und dies ging mit einer erhöhten Durchblutung einher, insbesondere durch die Arterien, die die Rückseite des Gehirns versorgen.
Dadurch wurde die Blut-Hirn-Schranke geöffnet, obwohl es keine Hinweise auf eine strukturelle Hirnschädigung gab.
Wir planen nun, im Anschluss an diese Studien detailliertere Untersuchungen der Blut- und Flüssigkeitsverschiebungen im Gehirn durchzuführen und dabei bildgebende Verfahren wie Magnetresonanz einzusetzen, um unsere Ergebnisse zu bestätigen.
Wir werden auch die Auswirkungen von Gegenmaßnahmen wie Gummi-Saughosen – die einen Unterdruck in der unteren Körperhälfte erzeugen, mit der Idee, dass sie dabei helfen können, Blut aus dem Gehirn des Astronauten „abzusaugen“ – sowie von Medikamenten untersuchen um dem Anstieg des Stickoxids entgegenzuwirken.
Aber diese Erkenntnisse werden nicht nur die Raumfahrt verbessern – sie können auch wertvolle Informationen darüber liefern, warum die „Schwerkraft“ von Bewegung eine gute Medizin für das Gehirn ist und wie sie im späteren Leben vor Demenz und Schlaganfall schützen kann. 
Damian Bailey , Professor für Physiologie und Biochemie, Universität von Südwales .
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