El Universo, un enigma infinito que ha llamado la atención de un sinnúmero de personas maravilladas al observar el cielo, imaginando todo lo que nos rodea fuera de nuestro planeta Tierra. Sin dudas, son pocos los que han tenido el privilegio de salir de la atmósfera y adentrarse en el espacio exterior. Y es que, solo algunos han apostado por esta intrépida profesión que requiere una preparación física y mental intensa. Una aventura que conlleva varios años de experiencia y envuelve grandes misterios como los cambios del electroencefalograma (EEG) observados en el cerebro de los astronautas. En esta ocasión, nos adentraremos en el mundo neurológico y psicológico que envuelve el cerebro de estos profesionales. Veamos, a continuación, el efecto del espacio exterior en el cerebro de los astronautas.

¿Por qué hablar del cerebro de los astronautas?

Los astronautas se dedican, entre muchas otras cosas, a comprender cómo está conformado nuestro Universo. Probablemente, es una de las profesiones más maravillosas y únicas, no obstante, conlleva que muchos de ellos paguen un precio muy alto al salir del planeta. Entre algunos podemos encontrar cambios: 

  1. Celulares y fisiológicos
  2. Psicológicos
  3. Neurológicos

La mayoría de ellos son derivados del impacto de la gravedad, presión atmosférica e hidrostática. De hecho, esta última es sumamente importante para la presión arterial corporal, pues se encarga del bombeo de sangre por el torrente sanguíneo. El principal mecanismo que lleva nutrientes a nuestros órganos, incluyendo el cerebro (Wilson et al., 2018).

Pero… ¿Cómo afecta el espacio exterior al cerebro de los astronautas?

A principios de los años 90, se creía que muchas de las patologías del cuerpo humano en los astronautas eran causadas por una disminución del músculo y el esqueleto. Esto, como consecuencia de una falta de presión de la órbita gravitatoria (que es diferente dentro de los transbordadores espaciales con respecto a los de la Tierra) (Schneider et al., 2003).

Por esta razón, la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio, conocida como NASA (National Aeronautics and Space Administration, en inglés), implementó una serie de herramientas con el fin de  estimular la activación física de los astronautas, minimizando el desgaste muscular y óseo. Sin embargo, esto no pudo prevenir el efecto gravitatorio en el cerebro de los astronautas, lo que produjo daños fisiológicos y estructurales (NASA, 1993).

El cerebro: Más implicado de lo que parecía

Eventualmente, a partir de observar que algunos astronautas sufrían de desmayos, se encontró que dichos efectos eran causados por factores neurológicos. Específicamente, Lopez y Blanke (2011) señalaron que sistemas motores, vías cerebelosas y núcleos talámicos se muestran afectados, repercutiendo en el control corporal y espacial.

Por otro lado, estructuras como el núcleo geniculado (medial, lateral y pulvinar) generan alteraciones en la percepción y cognición. En consecuencia, provocan alucinaciones durante y/o después de ir al espacio, incluso, se puede llegar a presentar brotes psicóticos (Naito et al., 2003). 

El efecto del espacio sideral en el cerebro de astronautas

Finalmente, áreas como el hipocampo, el cíngulo, la corteza frontal y el surco intraparietal se muestran afectadas debido a su compleja red neuronal en el cerebro de los astronautas. Como resultado, se alteran las funciones analíticas, por ejemplo, la memoria y la personalidad. De modo que, el cerebro experimenta drásticos cambios físicos al salir al espacio exterior.

Síndrome de adaptación espacial 

Actualmente, la NASA ha reportado que, al menos el 70% de los astronautas, han llegado a experimentar un fenómeno causado por la ausencia de gravedad llamado síndrome de adaptación espacial (SAS). Este efecto es consecuente a los cambios fisiológicos de adaptación. Incluye desde mareos intensos hasta alteraciones de consciencia, esto debido a los efectos del espacio exterior en su cerebro (Russomano et al., 2019).

Lamentablemente, no existe un medicamento que ayude al astronauta en este caso debido a que el cerebro interpreta el espacio como una reacción anómala, sensorial y muscular. Este problema, en ocasiones, puede durar aproximadamente 72 horas, produciendo alteraciones neurológicas (por ejemplo, disminución del apetito, depresión y cambios repentinos de humor).

Ahora, ¿cómo afecta a las neuronas? 

Antes que nada, muchas de las características psicológicas son producto de una compleja red neuronal, caracterizada por múltiples estímulos eléctricos y químicos, causantes de un determinado estado de ánimo. Así, los astronautas en el espacio exterior comienzan a tener alteraciones en las conexiones en el cerebro, siendo las neuronas las células más afectadas (NASA, 1993).

Marušič y colaboradores (2014) observaron daños causados por el efecto de la microgravedad. Esto fue demostrado a través de un grupo de estudio evaluado posterior al viaje, por medio de una electroencefalografía (EEG). ¿Cuál fue el resultado? Diversos daños que mostraron una alteración eléctrica en varias áreas del cerebro en los astronautas, alterando los mecanismos de la sustancia blanca y gris.

El EEG como método de evaluación

El estudio EEG ayuda a entender mejor dichas alteraciones, pues funciona a través de electrodos que miden las frecuencias que emite el cerebro. Un aspecto que permite visualizar el comportamiento psicológico y cognitivo del cerebro de los astronautas, Pinel (2018) explica que el EEG se dividen en:

  1. Ondas Delta: Ondas que se asocian con el proceso de restauración cerebral y mantenimiento celular cuando dormimos. Estas ondas tienen una amplitud eléctrica de 0.2 a 4 Hz. 
  2. Ondas Theta: Se manifiestan durante un sueño profundo. Fundamentales para la consolidación de la memoria y el aprendizaje. Estas ondas tienen una amplitud eléctrica de 4 a 8 Hz.
  3. Ondas Alfa: Cuando nos encontramos relajados pero despiertos, se coordina el cuerpo y la mente para asociar estímulos gratificante como la alta concentración. Estas ondas mantienen una amplitud eléctrica de 8 y 12 Hz. 
  4. Ondas Beta: Producidas en estado de vigilia, cuando resolvemos problemas o tareas cotidianas. Por ejemplo, en la toma de decisiones. Estas ondas tienen una amplitud eléctrica variada en 3 fases, Beta 1: 12-15 Hz; Beta 2: 15-22 Hz; y Beta 3: 22-30 (dependerá del objetivo del estudio).
  5. Ondas Gamma: Se producen como parte de la intercomunicación cerebral, como ráfagas de alta resolución. Por ejemplo, durante tareas de análisis, actos altruistas o en estado de alerta. Las ondas tienen una amplitud de 30 a 90 Hz.

¿Cuál sería la relación entre el EEG y el cerebro de los astronautas? 

Respecto al apartado anterior, el cerebro de los astronautas, según el EEG, presentan disminución en las ondas Alfa, lo que provoca alteraciones de movimiento y de consciencia, causados por la microgravedad. Especialmente, durante los días en que el astronauta estabiliza su cuerpo en el trasbordador (Cheron et al., 2006). 

Así mismo, se encontró que en las ondas Theta, las alteraciones causan síntomas de ansiedad y depresión por un cambio gravitacional que afecta a las vías serotoninérgicas. Por ejemplo, se cree que el cortisol y la noradrenalina generan un bloqueo celular en el momento del despegue (Schneider et al., 2008). No obstante, el EEG del cerebro de los astronautas muestra que en las ondas Beta se encontraron mayores alteraciones respecto a personalidad, problemas de juicio y cambios de humor.

Por último, las ondas Gamma y Beta han mostrado un deterioro mínimo pero significativo en el cerebro de los astronautas. Estas se encargan de procesar la información en la memoria, manteniendo un estado emocional adecuado. Por ello, se ha presupuesto que se debe, principalmente, a la velocidad y fuerza del despegue de los cohetes. Así como de los aterrizajes de regreso. Aunado al factor de gravedad, que puede desarrollar más rápido las alteraciones celulares en el mismo espacio.  

Conclusión

Al final de esta nota, hemos podido viajar al increíble mundo del cerebro de los astronautas. Probablemente no imaginábamos todas las repercusiones cerebrales posteriores que pueden padecer. Sin embargo, gracias a las múltiples investigaciones, incluyendo las realizadas con EEG, sabemos que los procesos en el cerebro de los astronautas se ven afectados por otras superficies y por la gravedad. 

Así, es posible que en un futuro podamos determinar que no todos estamos listos para ser candidatos a un viaje espacial a la luna. Por otro lado, no podemos dejar de reconocer la ardua labor de los científicos del espacio que, como hemos visto, no es sencilla. Su vida está en riesgo, literalmente, pero su pasión por entender el cosmos, las estrellas y los planetas, los convierte en exploradores que nos permiten entender el mundo más allá del planeta Tierra.

Referencias bibliográficas

  • Cheron, G., Leroy, A., De Saedeleer, C., Bengoetxea, A., Lipshits, M., Cebolla, A., Servais, L., Dan, B., Berthoz, A. y McIntyre, J. (2006). Effect of gravity on human spontaneous 10-Hz electroencephalographic oscillations during the arrest reaction. Brain research, 1121(1), 104-116. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2006.08.098
  • Guerrero (2010). “Bioseñales”. En: Guerrero, Ingeniería Biomédica. s.l. Moliner-40. 
  • Lopez, C. y Blanke, O. (2011). The thalamocortical vestibular system in animals and humans. Brain research reviews, 67(1-2), 119-146. https://doi.org/10.1016/j.brainresrev.2010.12.002
  • Marušič, U., Meeusen, R., Pišot, R. y Kavcic, V. (2014). The brain in micro- and hypergravity: the effects of changing gravity on the brain electrocortical activity. European Journal of Sport Science, 14(8), 813-822.
  • Naito, Y., Tateya, I., Hirano, S., Inoue, M., Funabiki, K., Toyoda, H., Ueno, M., Ishizu, K., Nagahama, Y., Fukuyama, H. y Ito, J., (2003). Cortical correlates of vestibulo-ocular reflex modulation: a PET study. Brain, 126, 1562-1578.
  • National Aeronautics and Space Administration [NASA] (1993). The Brain in Space. NASA. https://www.nasa.gov/stem-ed-resources/brain-in-space.html
  • Pinel, J. P. (2018). Biopsychology. Pearson.
  • Russomano, T., da Rosa, M. y Dos Santos, M. A. (2019).Space motion sickness: A common neurovestibular dysfunction in microgravity. Neurology India67, 214-218. https://doi.org/10.4103/0028-3886.259127
  • Schneider, S. M., Amonette, W. E., Blazine, K., Bentley, J., Lee, S. M., Loehr, J. A., Moore, A. D., Jr, Rapley, M., Mulder, E. R. y Smith, S. M. (2003). Training with the International Space Station interim resistive exercise device. Medicine and science in sports and exercise, 35(11), 1935-1945. https://doi.org/10.1249/01.MSS.0000093611.88198.08
  • Wilson, M. H., Hargens, A. R. y Imray, C. H. (2018). Effects of Spaceflight on Astronaut Brain Structure. The New England journal of medicine, 378(6), 581. https://doi.org/10.1056/NEJMc1716067