Une nouvelle étude publiée dans Frontiers in Neural Circuits est la première à analyser les changements de connectivité structurelle qui se produisent dans le cerveau après un vol spatial de longue durée. Les résultats montrent des changements microstructuraux significatifs dans plusieurs voies de la substance blanche, comme les voies sensorimotrices. Cette étude peut servir de base à de futures recherches sur l’ensemble des modifications du cerveau pendant l’exploration spatiale humaine.
Notre cerveau peut changer et s’adapter en structure et en fonction tout au long de notre vie. L’exploration humaine de l’espace atteignant de nouveaux horizons, il est crucial de comprendre les effets des vols spatiaux sur le cerveau humain. Des recherches antérieures ont montré que les vols spatiaux peuvent modifier à la fois la forme et le fonctionnement du cerveau d’un adulte.
Dans le cadre d’un projet de collaboration entre l’Agence spatiale européenne (ESA) et Roscosmos, une équipe de chercheurs internationaux, dirigée par le Dr Floris Wuyts de l’Université d’Anvers, a étudié le cerveau des humains voyageant dans l’espace.
Wuyts et ses collègues ont, pour la première fois, étudié les changements structurels du cerveau après un vol spatial au niveau des trajets de la substance blanche du cerveau profond.
La matière blanche désigne les parties du cerveau qui sont responsables de la communication entre la matière grise et le corps et entre diverses régions de matière grise. En bref, la matière blanche est le canal de communication du cerveau et la matière grise est l’endroit où se fait le traitement de l’information.
Le cerveau savant
Pour étudier la structure et la fonction du cerveau après un vol spatial, les chercheurs ont utilisé une technique d’imagerie cérébrale appelée tractographie des fibres.
“La tractographie des fibres 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”, explique Wuyts.
Wuyts et son équipe ont obtenu des scans d’IRM de diffusion (IRMd) de 12 cosmonautes masculins avant et juste après leurs vols spatiaux. Ils ont également recueilli huit scans de suivi, sept mois après le vol spatial. Les cosmonautes ont tous participé à des missions de longue durée, d’une durée moyenne de 172 jours.
Les chercheurs ont trouvé la preuve du concept de “cerveau savant” ; en d’autres termes, le niveau de neuroplasticité dont dispose le cerveau pour s’adapter aux vols spatiaux. “Nous avons constaté des changements dans les connexions neuronales entre plusieurs zones motrices du cerveau”, a déclaré le premier auteur Andrei Doroshin, de l’université Drexel. “Les aires motrices sont des centres cérébraux où les commandes de mouvements sont initiées. En apesanteur, un astronaute doit adapter ses stratégies de mouvement de façon radicale, par rapport à la Terre. Notre étude montre que leur cerveau est recâblé, pour ainsi dire.”
Les scans de suivi ont révélé qu’après sept mois de retour sur Terre, ces changements étaient toujours visibles.
“Grâce à 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 poursuivi Wuyts.
Les auteurs ont également trouvé une explication aux changements anatomiques du cerveau observés après un vol spatial.
“Nous pensions initialement avoir détecté des changements dans la région de l’espace. corps calleuxqui est l’autoroute centrale reliant les deux hémisphères du cerveau”, explique Wuyts. Le site corps calleux borde les ventricules du cerveau, un réseau communicant de chambres remplies de liquide, qui se dilatent en raison des vols spatiaux.
“Les changements structurels que nous avons initialement trouvés dans le corps calleux sont en fait causés par la dilatation des ventricules qui induisent des déplacements anatomiques du tissu neural adjacent”, a déclaré Wuyts. “Alors que l’on pensait initialement qu’il existait de réels changements structurels dans le cerveau, nous n’observons que des changements de forme. Cela place les résultats dans une perspective différente.”
L’avenir de la recherche sur les vols spatiaux
L’étude illustre la nécessité de comprendre comment les vols spatiaux affectent notre corps, spécifiquement via des recherches à long terme sur les effets sur le cerveau humain. Il existe actuellement des contre-mesures à la perte musculaire et osseuse, telles que la pratique d’un exercice physique pendant au moins deux heures par jour. Les recherches futures pourraient prouver que des contre-mesures sont nécessaires pour le cerveau.
“Ces résultats nous donnent des pièces supplémentaires de l’ensemble du puzzle. Comme cette recherche est tellement pionnière, nous ne savons pas encore à quoi ressemblera l’ensemble du puzzle. Ces résultats contribuent à notre compréhension globale de ce qui se passe dans le cerveau des voyageurs de l’espace. Il est essentiel de maintenir cette ligne de recherche, en recherchant les changements cérébraux induits par les vols spatiaux.à partir de différentes perspectives et en utilisant différentes techniques”, a conclu M. Wuyts.
Référence : “Brain Connectometry Changes in Space Travelers After Long-Duration Spaceflight” par Andrei Doroshin, Steven Jillings, Ben Jeurissen, Elena Tomilovskaya, Ekaterina Pechenkova, Inna Nosikova, Alena Rumshiskaya, Liudmila Litvinova, Ilya Rukavishnikov, Chloë De Laet, Catho Schoenmaekers, Jan Sijbers, Steven Laureys, Victor Petrovichev, Angelique Van Ombergen, Jitka Annen, Stefan Sunaert, Paul M. Parizel, Valentin Sinitsyn, Peter zu Eulenburg, Karol Osipowicz et Floris L. Wuyts, 18 février 2022, Frontiers in Neural Circuits.
DOI : 10.3389/fncir.2022.815838
