Simulador de Orion, la nave que la NASA planea llevar a Marte. Fuente: NASA Orion.
En la película Solaris, basada en la novela del mismo título, los científicos de una estación espacial entran en crisis emocionales y sufren alucinaciones por una causa desconocida. En la vida real, algo así podría suceder, como ha demostrado un equipo de la Universidad de California en Irvine (UCI, EE.UU.), que estudia un fenómeno llamado "cerebro espacial."
Charles Limoli y sus colegas encontraron que la exposición a partículas cargadas de alta energía -como las que se encuentran en los rayos cósmicos galácticos que bombardean a los astronautas durante los vuelos espaciales prolongados- causan importantes daños cerebrales a largo plazo en roedores de laboratorio, provocando alteraciones cognitivas y demencia.
Su estudio aparece en Scientific Reports, de Nature. Es continuación de otro publicado el año pasado que muestra efectos cerebrales a más corto plazo de los rayos cósmicos galácticos. Los nuevos resultados, dice Limoli, son mucho más preocupantes.
"No es una noticia positiva para los astronautas enviados a un viaje de ida y vuelta de dos a tres años a Marte", dice el profesor de radiación oncológica en la Escuela de Medicina de la UCI, en la nota de prensa de ésta. "El entorno espacial plantea peligros específicos para los astronautas. La exposición a estas partículas puede conducir a una serie de posibles complicaciones del sistema nervioso central que pueden ocurrir durante los viajes espaciales y persistir después un largo tiempo -como diversos empeoramientos del rendimiento, déficit de memoria, ansiedad, depresión y problemas para la toma de decisiones. Muchas de estas consecuencias adversas para la cognición pueden continuar y avanzar a lo largo de la vida".
Para el estudio, los roedores fueron sometidos a irradiación de partículas cargadas (oxígeno totalmente ionizado y titanio) en el Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA, en el Laboratorio Nacional de Brookhaven de Nueva York, y luego se enviaron al laboratorio de Limoli.
Seis meses después de la exposición, los investigadores todavía encuentran niveles significativos de inflamación del cerebro y daño a las neuronas. Las imágenes revelaron que la red neural del cerebro se vio afectada por la reducción de las dendritas y espinas en estas neuronas, interrumpiendo la transmisión de señales entre las células del cerebro. Estas deficiencias fueron en paralelo a los malos resultados en las tareas de comportamiento diseñadas para probar el aprendizaje y la memoria.
Además, el equipo de Limoli descubrió que la radiación afecta a la "extinción del miedo", un proceso activo mediante el cual el cerebro suprime asociaciones desagradables y estresantes anteriores, como cuando alguien que casi se ahoga aprende a disfrutar del agua de nuevo.
"Los déficits en la extinción del miedo podrían hacer a las personas más propensas a la ansiedad", dice Limoli "lo cual podría convertirse en un problema en un viaje de tres años hacia y desde Marte."
Charles Limoli y sus colegas encontraron que la exposición a partículas cargadas de alta energía -como las que se encuentran en los rayos cósmicos galácticos que bombardean a los astronautas durante los vuelos espaciales prolongados- causan importantes daños cerebrales a largo plazo en roedores de laboratorio, provocando alteraciones cognitivas y demencia.
Su estudio aparece en Scientific Reports, de Nature. Es continuación de otro publicado el año pasado que muestra efectos cerebrales a más corto plazo de los rayos cósmicos galácticos. Los nuevos resultados, dice Limoli, son mucho más preocupantes.
"No es una noticia positiva para los astronautas enviados a un viaje de ida y vuelta de dos a tres años a Marte", dice el profesor de radiación oncológica en la Escuela de Medicina de la UCI, en la nota de prensa de ésta. "El entorno espacial plantea peligros específicos para los astronautas. La exposición a estas partículas puede conducir a una serie de posibles complicaciones del sistema nervioso central que pueden ocurrir durante los viajes espaciales y persistir después un largo tiempo -como diversos empeoramientos del rendimiento, déficit de memoria, ansiedad, depresión y problemas para la toma de decisiones. Muchas de estas consecuencias adversas para la cognición pueden continuar y avanzar a lo largo de la vida".
Para el estudio, los roedores fueron sometidos a irradiación de partículas cargadas (oxígeno totalmente ionizado y titanio) en el Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA, en el Laboratorio Nacional de Brookhaven de Nueva York, y luego se enviaron al laboratorio de Limoli.
Seis meses después de la exposición, los investigadores todavía encuentran niveles significativos de inflamación del cerebro y daño a las neuronas. Las imágenes revelaron que la red neural del cerebro se vio afectada por la reducción de las dendritas y espinas en estas neuronas, interrumpiendo la transmisión de señales entre las células del cerebro. Estas deficiencias fueron en paralelo a los malos resultados en las tareas de comportamiento diseñadas para probar el aprendizaje y la memoria.
Además, el equipo de Limoli descubrió que la radiación afecta a la "extinción del miedo", un proceso activo mediante el cual el cerebro suprime asociaciones desagradables y estresantes anteriores, como cuando alguien que casi se ahoga aprende a disfrutar del agua de nuevo.
"Los déficits en la extinción del miedo podrían hacer a las personas más propensas a la ansiedad", dice Limoli "lo cual podría convertirse en un problema en un viaje de tres años hacia y desde Marte."
Tiempo de sobra
Tipos similares de disfunciones cognitivas más graves son comunes en pacientes con cáncer cerebral que han recibido altas dosis de tratamientos de radiación a base de fotones. En otra investigación, Limoli examina el impacto de la quimioterapia y la radioterapia craneal sobre la cognición.
Si bien los déficit parecidos a la demencia en los astronautas tardarían meses en manifestarse, dice, el tiempo necesario para una misión a Marte es suficiente para que tales impedimentos se desarrollen. Las personas que trabajan durante largos períodos en la Estación Espacial Internacional, sin embargo, no se enfrentan al mismo nivel de bombardeo con rayos cósmicos galácticos porque todavía están en la magnetosfera que protege a la Tierra.
El trabajo de Limoli forma parte del Programa de Investigación Humana de la NASA. Investigar cómo afecta la radiación espacial a los astronautas y las maneras de mitigar esos efectos es crucial para una mayor exploración humana del espacio, y la NASA tiene que valorar estos riesgos, a medida que planifica misiones a Marte y más allá.
Se están explorando soluciones parciales, señala Limoli. Una nave espacial podría diseñarse con áreas con blindaje aumentado, como las utilizadas para el descanso y el sueño. Sin embargo, estas partículas cargadas de alta energía atravesarán la nave en cualquier caso, "y realmente no hay manera de escapar."
Los tratamientos preventivos ofrecen alguna esperanza. El grupo de Limoli está trabajando en estrategias farmacológicas con compuestos que eliminan los radicales libres y protegen la neurotransmisión.
Más daños potenciales detectados
En 2013, otro estudio reveló que los viajeros humanos a Marte correrían otro peligro: los astronautas se volverían más sedentarios y “adormecidos” durante un traslado de estas características.
Otros efectos que se sabe tendrían los viajes a Marte serían las náuseas, la debilidad, la visión borrosa (síntomas ya constatados en viajes espaciales cortos). Asimismo, también es sabido que la exposición prolongada a la radiación aumenta el riesgo de padecer cáncer o pérdida de masa ósea; y durante un viaje espacial al planeta rojo, los pasajeros absorberían una cantidad de radiación más de seis veces mayor de la recomendada en la Tierra durante un año.
Tipos similares de disfunciones cognitivas más graves son comunes en pacientes con cáncer cerebral que han recibido altas dosis de tratamientos de radiación a base de fotones. En otra investigación, Limoli examina el impacto de la quimioterapia y la radioterapia craneal sobre la cognición.
Si bien los déficit parecidos a la demencia en los astronautas tardarían meses en manifestarse, dice, el tiempo necesario para una misión a Marte es suficiente para que tales impedimentos se desarrollen. Las personas que trabajan durante largos períodos en la Estación Espacial Internacional, sin embargo, no se enfrentan al mismo nivel de bombardeo con rayos cósmicos galácticos porque todavía están en la magnetosfera que protege a la Tierra.
El trabajo de Limoli forma parte del Programa de Investigación Humana de la NASA. Investigar cómo afecta la radiación espacial a los astronautas y las maneras de mitigar esos efectos es crucial para una mayor exploración humana del espacio, y la NASA tiene que valorar estos riesgos, a medida que planifica misiones a Marte y más allá.
Se están explorando soluciones parciales, señala Limoli. Una nave espacial podría diseñarse con áreas con blindaje aumentado, como las utilizadas para el descanso y el sueño. Sin embargo, estas partículas cargadas de alta energía atravesarán la nave en cualquier caso, "y realmente no hay manera de escapar."
Los tratamientos preventivos ofrecen alguna esperanza. El grupo de Limoli está trabajando en estrategias farmacológicas con compuestos que eliminan los radicales libres y protegen la neurotransmisión.
Más daños potenciales detectados
En 2013, otro estudio reveló que los viajeros humanos a Marte correrían otro peligro: los astronautas se volverían más sedentarios y “adormecidos” durante un traslado de estas características.
Otros efectos que se sabe tendrían los viajes a Marte serían las náuseas, la debilidad, la visión borrosa (síntomas ya constatados en viajes espaciales cortos). Asimismo, también es sabido que la exposición prolongada a la radiación aumenta el riesgo de padecer cáncer o pérdida de masa ósea; y durante un viaje espacial al planeta rojo, los pasajeros absorberían una cantidad de radiación más de seis veces mayor de la recomendada en la Tierra durante un año.
Referencia bibliográfica:
Vipan K. Parihar, Barrett D. Allen, Chongshan Caressi, Stephanie Kwok, Esther Chu, Katherine K. Tran, Nicole N. Chmielewski, Erich Giedzinski, Munjal M. Acharya, Richard A. Britten, Janet E. Baulch, Charles L. Limoli: Cosmic radiation exposure and persistent cognitive dysfunction. Scientific Reports (2016) DOI: 10.1038/srep34774.
Vipan K. Parihar, Barrett D. Allen, Chongshan Caressi, Stephanie Kwok, Esther Chu, Katherine K. Tran, Nicole N. Chmielewski, Erich Giedzinski, Munjal M. Acharya, Richard A. Britten, Janet E. Baulch, Charles L. Limoli: Cosmic radiation exposure and persistent cognitive dysfunction. Scientific Reports (2016) DOI: 10.1038/srep34774.