Ciò che i neuroscienziati stanno imparando sul nostro cervello nello spazio lanciandosi nel volo a gravità zero

Fin dalle prime missioni spaziali è stato evidente che l'assenza di gravità causa una varietà di problemi di salute, in particolare il deterioramento della massa muscolare , causando disorientamento e visione offuscata. Ora gli scienziati stanno cercando di capire quanto e come l'assenza di gravità influisce sulle nostre capacità decisionali e sul modo in cui il nostro cervello lavora.

scienziati simulano la microgravità in voli a zero G

L’assenza di gravità è un componente chiave dell’esperienza del volo spaziale. Fin dalle prime missioni spaziali, tuttavia, è stato evidente che l’assenza di gravità causa una varietà di problemi di salute, in particolare il deterioramento della massa muscolare, causando disorientamento e visione offuscata.

Ciò non dovrebbe sorprendere dal momento che tutti gli organismi viventi si sono evoluti sotto il costante “1g” della forza gravitazionale della Terra. Ma dobbiamo anche scoprire come l’assenza di gravità influenza la nostra percezione e il nostro comportamento. Non potendo andare sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), il modo migliore per farlo è un volo a gravità zero. Durante questi voli, un aeromobile Airbus A310, appositamente equipaggiato, segue la traiettoria di una parabola. Ciò significa che si alterna tra salita e discesa, con un angolo di inclinazione di 45°.

Ogni parabola inizia con una fase di accelerazione “pull-up” in cui il carico gravitazionale è doppio della gravità terrestre (ipergravità, 2g). Dura circa 20 secondi. I piloti lasciano quindi l’aereo in “caduta libera“. Per i successivi 20 secondi, tutto e tutti a bordo dell’aeromobile sono esposti all’assenza di gravità (microgravità, 0 g). Quando l’aereo raggiunge un determinato angolo di inclinazione, i piloti eseguono un’accelerazione di “estrazione“, in cui la gravità è di nuovo doppia. Questo viene ripetuto fino a 30 volte e l’intero volo dura circa tre ore.

Giro accidentato

Fare scienza durante queste manovre in volo parabolico, qualcosa di simile alle montagne russe, è molto impegnativo. Ci sono forti vincoli temporali. Qualunque sia l’esperimento richiesto, deve essere eseguito in circa 20 secondi.

Poiché diversi esperimenti devono essere eseguiti insieme, anche lo spazio è limitato. niente ambiente ideale, quindi, e niente comodità di laboratorio. Bisogna, invece, immaginare un habitat di 1,5 x 1,5 metri, in cui tutte le attrezzature, sperimentatori e partecipanti devono adattarsi. Non si possono rischiare errori, quindi ogni passaggio sperimentale, anche ogni movimento, deve essere pianificato perfettamente. Questi movimenti devono anche essere perfettamente sincronizzati con le cadute e le risalite dell’aereo. Come in una danza di gruppo, viene tutto provato nei giorni precedenti al decollo.

Per molti, la vera sfida nel fare scienza durante un volo parabolico è affrontare la cinetosi. Non è un caso che i voli parabolici abbiano guadagnato il soprannome di “Vomit Comet“.

Sulla Terra, dei piccoli organelli posti nell’orecchio interno ci indicano la direzione e la quantità di attrazione gravitazionale, relativa alla posizione delle nostre teste (il sistema vestibolare). In assenza di gravità, l’attrazione di 1 g che abbiamo vissuto per tutta la nostra vita scompare. Il sistema vestibolare non può più funzionare come dovrebbe, portando spesso a cinetosi nello spazio (che imita una grave cinetosi), nausea e vomito.

La scienza

Perché intraprendere una simile avventura? 

Questa è l’ultima frontiera della comprensione di come il cervello può adattarsi a nuovi ambienti e richieste nella microgravità. A livello pratico, è necessario comprendere la risposta del cervello all’assenza di gravità per garantire il successo e la sicurezza delle future missioni spaziali con equipaggio.

Abbiamo anche studiato l’effetto della gravità sulla percezione del nostro peso corporeo. Finora la ricerca ha esaminato ampiamente come la società e la cultura influenzano la percezione del peso corporeo. E sappiamo che la soddisfazione del corpo, l’immagine del corpo e il rischio di disturbi alimentari giocano un ruolo.

Tuttavia, il vero peso del nostro corpo, come di qualsiasi altro oggetto sulla Terra, dipende dalla forza di gravità. Per questo motivo, il modo in cui percepiamo il nostro peso corporeo dipenderà anche dall’attrazione della gravità. Ai partecipanti a questi test viene chiesto di stimare il peso della mano e della testa sia nella normale gravità terrestre che durante l’esposizione a microgravità e ipergravità in una campagna di volo parabolico dell’Agenzia spaziale europea presso il Centro aerospaziale tedesco (DLR di Colonia).

Questo ha dimostrato che le alterazioni della gravità hanno prodotto rapidi cambiamenti nel peso percepito: c’è stato un aumento del peso percepito durante l’ipergravità e una diminuzione durante la microgravità.

Mentre questo può sembrare ovvio – il nostro peso reale cambia di conseguenza – è importante, perché le percezioni del nostro peso corporeo, forma e posizione sono fondamentali per il movimento di successo e le interazioni con l’ambiente circostante. Il fatto che stiamo effettuando ricerche su tali elementi di base dimostra semplicemente quanto poco ne sappiamo effettivamente. Immagina, ad esempio, di essere un astronauta che aziona le leve per controllare un braccio spaziale robotico. L’incomprensione del peso del proprio braccio potrebbe indurre a tirare troppo forte, facendo oscillare troppo il braccio sul lato del veicolo spaziale.

In definitiva, miriamo a capire come il cervello umano costruisce una rappresentazione della gravità e la usa nella cognizione per guidare il comportamento. In precedenza abbiamo dimostrato che la gravità può influenzare il modo in cui prendiamo le decisioni, la sua mancanza ci rende potenzialmente più avversi al rischio. Questo tipo di ricerca non è mai stato più tempestivo e porta vantaggi per migliorare le prestazioni umane nella prossima esplorazione dello spazio.

Potremmo aver sottovalutato gli effetti della gravità sulla nostra cognizione finora perché la gravità è così stabile sulla Terra. È probabilmente il segnale sensoriale più persistente nel cervello. È prevedibile che i prossimi due decenni riveleranno molto su come la gravità influenza il modo in cui pensiamo, sentiamo e agiamo, senza che nemmeno ce ne accorgiamo.

Fonte: The Conversation