Vrije Tribune
Vrije Tribune
Hier geven we een forum aan columnisten en gastbloggers
Opinie

23/11/17 om 13:59 - Bijgewerkt om 16:16

'Medische kruisbestuiving: onderzoek op astronauten kan ook patiënten op aarde verder helpen'

Dr. Angelique Van Ombergen doet onderzoek naar hoe de hersenen van astronauten en evenwichtspatiënten zich aanpassen. 'Astronauten zijn een uniek leermodel omdat ze zich laten blootstellen aan zulke extreme omstandigheden en dat zelfs geheel vrijwillig.'

'Medische kruisbestuiving: onderzoek op astronauten kan ook patiënten op aarde verder helpen'

© Reuters

Het zit in de aard van het beestje: mensen zijn avonturiers, ontdekkingsreizigers. Dat is altijd zo geweest, denk maar aan alle grote migraties en een waslijst aan ontdekkingsreizigers over de eeuwen heen, zoals Marco Polo & Columbus. De laatste 50 jaar gaan we zelfs nog een stap verder en verplaatsen we de ontdekkingroutes van binnen onze vertrouwde aardelijke atmosfeer naar de ruimte. De Apollo-missies hebben ervoor gezorgd dat we reeds een vlag geplant hebben op de maan (de Amerikanen althans). En sinds 1998 vliegt er zelfs een ruimtestation rond de aarde, 1x elke 90min. Dit ruimtestation, beter gekend als het International Space Station of ISS, is continu bemand en in normale omstandigheden steeds de thuis van 6 astronauten (waaronder ook kosmonauten, de Russische tegenhangers van astronauten).

Een reis naar de ruimte is geen pleziertrip

Het ISS kan gezien worden als een uniek laboratorium (met een zeer hoog prijskaartje), dat toelaat om verschillende biologische, fysische en astronomische aspecten van ruimtevaart te onderzoeken. Want de menselijke drang om steeds dieper de ruimte in te gaan en te ontdekken mag dan wel groot zijn, maar is het menselijk lichaam daar wel voor gemaakt? We weten al van de voorbije 50 jaar aan menselijke ruimtevaart dat de ruimte een erg vijandige omgeving is. Gewichtloosheid, kosmische straling, langdurige isolatie, ... een ticket naar de ruimte is zeker niet te vergelijken met een pleziertrip zoals sommigen wel eens durven te denken.

Delen

Medische kruisbestuiving: onderzoek op astronauten kan ook patiënten op aarde verder helpen

Eerder onderzoek heeft reeds aangetoond dat een langdurig verblijf in de ruimte gepaard gaat met cardiovasculaire problemen, afname van botmassa en spierweefsel en een verstoring van het immuunsysteem. Voeg daar nog ruimteziekte (vergelijkbaar met wagenziekte hier op aarde), desoriëntatie en visuele problemen aan toe et voila, je krijgt een stevige cocktail van problemen waarmee astronauten te kampen krijgen. Eén aspect van het menselijk lichaam werd echter nog maar weinig onderzocht in relatie met ruimtevaart: het brein.

Waarom de impact van ruimtevaart op het brein onderzoeken zo cruciaal is

Als we de maan willen koloniseren en trips naar Mars maken (beiden op de agenda van de ruimtevaartsorganisaties), moeten we wel eerst weten wat de ruimte met het menselijk brein doet. En dat is dan ook de insteek van het BRAIN-DTI project, een groot internationaal project voor de Europese en Russiche ruimtevaartsorganisaties. Het idee is straightforward: een hersenscan voor en na de ruimte. Deze twee scans vergelijken we om te zien wat er met het brein van astronauten gebeurt na een langdurig verblijf in het ISS. Het idee mag dan wel straightforward zijn, de uitvoering is het allesbehalve: kleine aantallen (er vliegen immers per missie maar 3 astronauten), een grote variabiliteit tussen astronauten en astronauten zijn, als dé proefkonijnen bij uitstek, drukbezet na hun terugkomst wat het moeilijk maakt om hen snel te pakken te krijgen.

Geen ideale omstandigheden voor onderzoekers, maar de vraag 'wat gebeurt er met het brein van astronauten na een ruimtereis' proberen te beantwoorden is wel broodnodig. Althans toch als we bekommerd zijn met de gezondheid van astronauten en hen zo goed mogelijk willen voorbereiden op die toekomstige interplanetaire migraties en ontdekkingsreizen.

Ruimtevaartsanalogen: parabolen vliegen

Elke onderzoeker die geïnteresseerd is in de ruimte en astronauten botst natuurlijk op de zelfde problemen en precies daarom werden ruimtevaartsanalogen ontworpen. De naam spreekt voor zich: het zijn analogen van ruimtevaart, die dus bepaalde aspecten van de ruimte nabootsen. Voordelen: goedkoper en toegankelijker, kortom meer mensen testen op kortere tijd. Nadeel: het blijven analogen en de directe terugkoppeling naar astronauten blijft tricky.

Maar onder het motto "roeien met de riemen die je hebt" maken onderzoekers gretig gebruik van deze analogen. Eén voorbeeld hiervan zijn paraboolvluchten, het enige analoog op aarde dat onderzoek in gewichtloosheid toelaat. Een standaard passagiersvliegtuig, weliswaar een beetje gepimpt voor onderzoeksdoeleinden, vliegt parabolen waarbij er telkens 20 seconden gewichtloosheid bekomen wordt (zoals te zien is op deze figuur).

'Medische kruisbestuiving: onderzoek op astronauten kan ook patiënten op aarde verder helpen'

© .

Leuk weetje: tijdens één paraboolvlucht worden er 31 parabolen gevlogen. 31 keer 20 seconden gewichtloosheid dus. Niet volledig hetzelfde als 6 maanden gewichtloosheid, maar roeien, riemen, je weet wel. Ook ons team deed mee aan deze paraboolvluchten: 30 proefkonijnen trokken naar Bordeaux en werden in de scanner gelegd voor en na het 31x 20s rondzweven in gewichtloosheid. Verdict: zelfs na deze kortstondige blootstelling aan gewichtloosheid merken we al verschillen op in de hersenen, meer specifiek in hoe de hersenen functioneren. Eén specifieke hersenregio ging na de paraboolvlucht minder goed samenwerken met de rest van het brein. Meer nog, deze specifieke hersenregio (de rechter temporopariëtale junctie, voor de liefhebbers) zorgt er normaal gezien voor dat je weet wat boven en onder is, met andere woorden, het geeft informatie over verticaliteit.

De eerste inzichten

De interesse in de impact van ruimtevaart op het menselijk brein is duidelijk aangewakkerd en ook het onderzoek hiernaar zit in een stroomversnelling. Uit het onderzoek van het BRAIN-DTI project vloeide twee jaar geleden de allereerste publicatie over het effect van ruimtevaart op het menselijk brein voort (een case report bij één astronaut). En ook nu, met de teller op 10 astronauten, krijgen we de eerste inzichten in hoe zowel de structuur als de functie van de hersenen verandert na een langdurige ruimtereis. Structureel gezien meten we bijvoorbeeld veranderingen in sensomotorische hersenregio's, wat kan toegeschreven worden aan het nieuwe bewegingspatroon dat astronauten noodgedwongen moeten ontwikkelen in de ruimte. Gewichtloosheid (en de mogelijkheid om te zweven) betekent immers dat spieren niet meer tegen de zwaartekracht in moeten werken en dat onze onderste ledematen veel minder gebruikt worden om te bewegen.

Op functioneel vlak zien we dan voornamelijk veranderingen in vestibulaire hersenregio's, die prikkels ontvangen van het evenwichtsorgaan. Dit kan dan weer verklaard worden door het feit dat astronauten virtueel gezien geen zwaartekracht opmeten, een belangrijke functie van een deel van het evenwichtsorgaan. En ook aan de andere kant van de Atlantische Oceaan is men (NASA) druk in de weer. Ze publiceerden eind oktober nog hun inzichten in het prestigieuze medisch vaktijdschrift de New England Journal of Medicine. Dit toont nogmaals de crucialiteit en relevantie van dit topic aan, maar er is nog werk aan de winkel. Verderbouwen op deze eerste resultaten en in kaart brengen hoe de opgemeten veranderingen recuperen eens astronauten terug op aarde zijn, is fundamenteel als we het goed willen aanpakken.

Astronautenonderzoek, niet enkel voor astronauten

Je kan je afvragen: "waarom is dit onderzoek nu zo belangrijk"? Wel, zoals eerder gezegd, is het cruciaal voor de gezondheid van astronauten (zowel wanneer ze de ruimte ingaan als wanneer ze terugkomen naar aarde) en om astronauten beter te kunnen voorbereiden op die toekomstige langdurige ruimtemissies. Maar, dat is niet alles. Astronauten zijn een uniek leermodel omdat ze zich laten blootstellen aan zulke extreme omstandigheden en dat zelfs geheel vrijwillig.

Dit geeft ook inzichten in hoe het menselijk lichaam en het brein in staat is om zich aan te passen aan extreme situaties. En bovendien ervaren astronauten ook veel problemen die overeenkomen met de problemen waarmee sommige evenwichtspatiënten of oudere mensen (die niet meer veel kunnen bewegen) kampen. Door deze parallelen kan astronautenonderzoek dus ook interessante inzichten geven die belangrijk kunnen zijn om patiëntengroepen hier op aarde verder te helpen, een soort van wetenschappelijke en medische kruisbestuiving dus.

Are we there yet?

Helaas nog niet. De technische vooruitgang is verbazingwekkend en we komen steeds dichterbij het moment dat we mensen naar Mars kunnen krijgen. Maar (en dit is belangrijk) als we dit op een ethisch en menselijk verantwoorde manier willen doen, focussen we ons best eerst nog even op het onderliggende fysieke en psychologische aspect. De ruimtevaartsorganisaties zijn erg gemotiveerd om bepaalde onbeantwoorde vragen zo snel mogelijk van een antwoord te voorzien en onderzoekers krijgen steeds meer inzicht in de medische aspecten van menselijke ruimtevaart. Bijna 50 jaar geleden zette de eerste man voet op de maan en ik hoop ten sterkste dat we deze eeuw de eerste vrouw voet mogen zien zetten op Mars. We zijn er bijna, we zijn er bijna, maar nog niet helemaal.

Angelique Van Ombergen is post-doctoraal onderzoeker aan het Antwerps Universitair Research centrum voor Evenwicht en Aerospace (AUREA) van de Universiteit Antwerpen en doet onderzoek naar hoe de hersenen van astronauten en evenwichtspatiënten zich aanpassen. Ze is bovendien actief op het vlak wetenschapscommunicatie, meer info op haar persoonlijke blogpagina: www.neuropolisblog.com

Onze partners