Conocimiento Vault 3/43 - Escuela de Primavera G.TEC BCI & Neurotecnología 2024 - Día 4
Hallazgos de neuroimagen de cambios en el cerebro humano tras vuelos espaciales de larga duración
a la Estación Espacial Internacional y durante vuelos de gravedad cero
Steven Jillings, Universidad de Amberes (BE)
<Imagen de Resumen >

Gráfico de Conceptos & Resumen usando Claude 3 Opus | Chat GPT4 | Llama 3:

graph LR classDef brain fill:#f9d4d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef microgravity fill:#d4f9d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef mri fill:#d4d4f9, font-weight:bold, font-size:14px classDef changes fill:#f9f9d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef future fill:#f9d4f9, font-weight:bold, font-size:14px A["Steven Jillings"] --> B["cambios en el cerebro de astronautas
por microgravedad vía MRI. 1"] A --> C["El cuerpo evolucionó bajo gravedad,
afectado por microgravedad. 2"] C --> D["Monitorear cambios cerebrales por
condiciones duras del espacio. 3"] A --> E["El sistema vestibular siente gravedad,
movimientos de la cabeza. 4"] A --> F["Neuroplasticidad cerebral: cambios por
vuelos espaciales. 5"] A --> G["Estudio longitudinal MRI: pre,
post, escaneos a 6 meses. 6"] G --> H["Volumen de materia gris disminuyó
en lóbulos temporal, parietal, frontal. 7"] G --> I["Desplazamientos de LCR sugieren cambio
de posición cerebral hacia arriba. 8"] I --> J["Cambios en materia gris no
atrofia, sino desplazamiento de fluidos. 9"] I --> K["Otros estudios corroboran apiñamiento cerebral,
estrechamiento de surcos. 10"] I --> L["Ventrículos agrandados >12% post-vuelo,
>5% a los 6 meses. 11"] G --> M["MRI de difusión: apiñamiento de materia gris,
sin pérdida de tejido. 12"] I --> N["LCR impulsa cambios de posición
cerebral. 13"] I --> O["Desplazamientos cerebrales se resuelven
parcialmente a los 6 meses post-vuelo. 14"] G --> P["Espacios perivasculares agrandados post-vuelo,
mayores en SANS. 15"] P --> Q["Expansión ventricular puede amortiguar
fluido intracraneal, afectar SANS. 16"] P --> R["Diferencias en contramedidas: ejercicio de resistencia
vs. presión negativa en el cuerpo inferior. 17"] F --> S["Desplazamiento cerebral puede mejorar
estimulación magnética transcraneal. 18"] B --> T["Efectos principales: pérdida de materia gris,
redistribución de LCR, expansión
ventricular, aumentos perivasculares. 19"] G --> U["MRI de difusión: signos de neuroplasticidad
en materia blanca y gris. 20"] U --> V["Tractografía: cambios en tráctos cerebelosos,
motores, cognitivos. 21"] U --> W["Métricas de fibras confirman aumentos
de tejido cerebeloso. 22"] G --> X["fMRI: conectividad alterada en
regiones cognitivas, vestibulares. 23"] X --> Y["Cambios en giro angular: vuelos espaciales,
vuelos parabólicos, pilotos. 24"] Y --> Z["Giro angular vinculado a
memoria, función vestibular. 25"] Y --> AA["EEG parabólico para estudiar
rol espacial del giro angular. 26"] B --> AB["Vuelos espaciales: desplazamientos de fluidos, neuroplasticidad,
cambios clave en giro angular. 27"] AB --> AC["Algunos cambios cerebrales persisten
6 meses, necesitan estudio a largo plazo. 28"] A --> AD["Trabajo futuro: duración de misiones,
rendimiento, recuperación, efectos acumulativos. 29"] A --> AE["Biomarcadores de salud cerebral, contramedidas
cruciales para misiones largas. 30"] class B,D,F,S,AB,AC,AD,AE brain class C microgravity class E,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,T,U,V,W,X,Y,Z,AA mri class F,H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,U,V,W,X,Y,Z,AA,AB changes class AD,AE future

Resumen:

1.- Steven Jillings de la Universidad de Amberes estudia cambios en los cerebros de astronautas debido a la microgravedad usando escaneos MRI antes y después del vuelo espacial.

2.- El cuerpo humano, incluyendo el sistema vestibular y el cerebro, ha evolucionado bajo una gravedad constante de 1G y es afectado por la microgravedad.

3.- Estudiar los cerebros de astronautas ayuda a monitorear cambios del hostil entorno espacial, incluyendo radiación, microgravedad, aislamiento y alta carga de trabajo.

4.- El sistema vestibular, que incluye los otolitos en el oído interno, detecta la gravedad y los movimientos de la cabeza. Se integra con los sistemas visual y propioceptivo.

5.- La neuroplasticidad es la capacidad del cerebro para cambiar su estructura y función en respuesta al desarrollo, aprendizaje, entorno y vuelos espaciales.

6.- Su estudio longitudinal MRI escanea astronautas antes del vuelo espacial, inmediatamente después del regreso y 6 meses después, usando MRI anatómica, de difusión y funcional.

7.- El análisis inicial de MRI anatómica usando morfometría basada en vóxeles mostró grandes disminuciones en el volumen de materia gris en los lóbulos temporal, parietal y frontal post-vuelo.

8.- El volumen de LCR disminuyó en la parte superior del cerebro y aumentó en la parte inferior y en los ventrículos, sugiriendo un desplazamiento cerebral hacia arriba.

9.- Los cambios en el volumen de materia gris fueron menos extensos 6 meses después del vuelo, indicando que no son atrofia sino más bien relacionados con el desplazamiento de fluidos.

10.- Otros grupos de investigación encontraron evidencia similar de apiñamiento de tejido cerebral en la parte superior y estrechamiento de surcos, corroborando el desplazamiento cerebral hacia arriba.

11.- El volumen ventricular aumentó más del 12% inmediatamente post-vuelo y se mantuvo un 5% más grande 6 meses después, un tamaño de efecto mucho mayor que el envejecimiento típico.

12.- El análisis de MRI de difusión mostró que el apiñamiento de materia gris en la parte superior coincidía con los hallazgos volumétricos, sin pérdida neta de tejido de materia gris.

13.- La redistribución de LCR impulsa los cambios de posición cerebral, con el LCR disminuyendo en la parte superior y aumentando en la parte inferior del cerebro.

14.- Los efectos del desplazamiento cerebral se resuelven parcialmente desde el post-vuelo inmediato hasta 6 meses después, pero algunos cambios persisten en comparación con el pre-vuelo.

15.- Los volúmenes de espacio perivascular aumentaron post-vuelo, fueron mayores en astronautas con síndrome neuro-ocular asociado a vuelos espaciales (SANS) y difirieron entre las tripulaciones de NASA y Roscosmos.

16.- La expansión ventricular puede actuar como un amortiguador para los aumentos de fluido intracraneal y fue menor en SANS, sugiriendo un papel en su fisiopatología.

17.- Las diferencias entre las tripulaciones de NASA y Roscosmos pueden relacionarse con el uso de ejercicio de resistencia vs. presión negativa en el cuerpo inferior como contramedidas, respectivamente.

18.- La modelación del desplazamiento cerebral sugiere que mejoraría los efectos de la estimulación magnética transcraneal al reducir el espacio de LCR entre el cerebro y el sitio de estimulación.

19.- En resumen, los principales efectos del desplazamiento de fluidos incluyen disminuciones en el volumen de materia gris (pero no atrofia), redistribución de LCR, expansión ventricular y aumentos en el espacio perivascular.

20.- La MRI de difusión también encontró signos de neuroplasticidad, con aumentos localizados de tejido de materia blanca y gris en los ganglios basales, cerebelo y corteza motora.

21.- El análisis de tractografía reveló cambios en los tráctos cerebelosos, corticospinales, corticostriatales, callosos y del fascículo arqueado, algunos relacionados con la función motora y otros posiblemente con la deformación.

22.- Las métricas de densidad y sección transversal de fibras confirman aumentos netos de tejido en los pedúnculos medio y superior del cerebelo, la evidencia más clara de neuroplasticidad.

23.- La MRI funcional encontró conectividad alterada en el cíngulo posterior, tálamo, giro angular e ínsula, regiones involucradas en el monitoreo ambiental, la cognición y el procesamiento vestibular.

24.- El giro angular muestra disminución de conectividad después de vuelos espaciales y vuelos parabólicos y aumento de conectividad en pilotos de combate, sugiriendo neuroplasticidad dependiente de la gravedad.

25.- Los cambios en la conectividad del giro angular también se correlacionan con el rendimiento de la memoria de trabajo y las medidas de función vestibular, indicando además su papel en la adaptación a la gravedad.

26.- Los estudios planeados de vuelos parabólicos examinarán la actividad del giro angular durante una tarea vertical de oddball usando EEG para aclarar su vínculo con la percepción espacial.

27.- En conclusión, los vuelos espaciales inducen desplazamientos de fluidos y cambios en la posición cerebral así como neuroplasticidad sensoriomotora y vestibular, con el giro angular como una región clave.

28.- Algunos cambios cerebrales inducidos por vuelos espaciales persisten 6 meses después del vuelo, por lo que la recuperación completa sigue siendo desconocida y los efectos a largo plazo requieren más estudio.

29.- El trabajo futuro tiene como objetivo evaluar los impactos de la duración de la misión, las correlaciones con el rendimiento y los resultados clínicos, la recuperación temprana y los efectos acumulativos a largo plazo.

30.- Definir biomarcadores y contramedidas efectivas es crucial para monitorear la salud cerebral durante futuras misiones de larga duración, como a Marte.

Knowledge Vault construido porDavid Vivancos 2024