Russian cosmonaut Oleg Kononenko conducts a spacewalk outside the International Space Station Space (ISS) in this still image captured from NASA video in space

Der Kosmonaut Oleg Kononenko auf der ISS

© REUTERS / HANDOUT

Science
09/05/2020

Wie sich das Gehirn im Weltraum verändert

Durch die Schwerelosigkeit verändert sich die Motorik der Astronauten. Das hinterlässt im Gehirn bleibende Spuren.

Ein Aufenthalt im Weltraum und damit der Schwerelosigkeit beeinflusst den Körper, etwa durch erhöhte Strahlung und Verlust von Muskelmasse. Eine neue Studie zeigt nun, dass sich auch das Gehirn bleibend verändert.

Für die Studie untersuchten Wissenschaftler 11 Kosmonauten der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos. Die Männer haben zwischen 2014 und 2019 jeweils mindestens 6 Monate auf der ISS verbracht. Ihre Gehirne wurden vor der Mission, kurz nach ihrer Rückkehr und ein drittes Mal nach weiteren 7 Monaten zurück auf der Erde gescannt. Das MRT zeigte Veränderungen in der Weißen und Grauen Substanz und des Gehirnwassers (Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit).

Gehirnwasser verlagert sich

So konnten die Wissenschaftler nach 7 Monaten erhöhte Weiße Substanz im Kleinhirn der Astronauten feststellen. Damit wäre der erste Beweis für die sogenannte sensomotorische Neuroplastizität erbracht, schreiben die Forscher in ihrer Studie in Fachmagazin Science Advances. Unter Neuroplastizität versteht man die Fähigkeit von Nervenzellen, sich im Gehirn neu zu organisieren. Sie können möglicherweise Ausfälle in einem Areal, etwa durch einen Schlaganfall, kompensieren.

Bei der Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit konnten die Forscher eine Umverteilung feststellen. Gegenüber dem ORF sagte Studienleiter Steven Jillings, es gelange weniger Flüssigkeit in die Regionen des Gehirns, die unterhalb der Schädeldecke liegen. In Richtung des Rückenmarks staue sich das Gehirnwasser aber.

Sehbeschwerden

Die Forscher sehen hier eine Verbindung zwischen dem „Spaceflight-associated neuro-ocular syndrome" (SANS) und den Veränderungen im Gehirnwasser festgestellt. Symptome sind unter anderem Papillenödeme, durch die der Druck auf die Augen ansteigt und es damit zu Sehschwierigkeiten kommen kann. Die Forscher fanden nun heraus, dass sich Flüssigkeit hinter den Ausgen sammeln könnte, die diesen Druck erzeugen. 

Dieses Phänomen haben NASA-Forscher und Astronauten wie Chris Hadfield bereits 2012 untersucht. Damals wurde der Augendruck und der Sehnerv unter anderem mit einem Tonometer und einem Ultraschallgerät gemessen. 60 Prozent der Astronauten konnten weniger klar sehen, während sie auf der ISS waren. Seither bringt die NASA regelmäßig Brillen zur ISS. Ob es noch weitere Verbindungen zur Entwicklung von SANS gibt, sollen zukünftig weitere Tests zeigen. Nicht jeder Astronaut würde diese Symptome zeigen, so Jillings gegenüber Business Insider.

Auch die Graue Substanz wurde von der Umverteilung des Gehirnwassers beeinflusst. Hier wurden an einigen Stellen im Gehirn, etwa einer seitlichen Furche (Sulcus lateralis), weniger Graue Substanz festgestellt. An anderen, höher gelegenen Stellen konnte dafür ein Anstieg festgestellt werden.

Positiver Effekt

Während die Kosmonauten dadurch laut Jillings keine Einschränkungen erlebten, konnten trotzdem Veränderungen im Bereich Motorkortex der Probanden festgestellt werden. Dieser ist für Bewegungsabläufe zuständig. Hier legt das Gehirn an Masse, da sich der Körper erst an die Bewegung in der Schwerelosigkeit gewöhnen muss. Auch nach 7 Monaten zurück auf der Erde hat sich diese Veränderung nicht zurückgebildet.

In weiteren Untersuchungen wollen die Forscher nun herausfinden, ob die Astronauten möglicherweise einen positiven Effekt durch die Veränderung bei der Bewegung feststellen können. Die Autoren der Studie gehen nicht davon aus, dass die Veränderung langfristig einen negativen Effekt auf die Astronauten hat. Zudem will man untersuchen, ob sich das Gehirn von Astronauten, die bereits einmal im Weltraum waren, schneller anpassen kann als jenes von Menschen, die das erste Mal im All sind.

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