ミッションの前後に撮影したMRI検査で、宇宙では宇宙飛行士の脳が圧縮・膨張することが示された。
研究者らは、この知見が脳機能に影響を及ぼす他の健康状態の治療にも影響を与える可能性があると述べている。
宇宙飛行中の脳の構造変化を調べた初めての研究とみられる今回の研究では、灰白質の体積が増加または減少し、その変化の程度は宇宙滞在期間によって異なることが示された。
研究者らは、シャトル乗組員として2週間を過ごした宇宙飛行士12人と、国際宇宙ステーションに6カ月間滞在した宇宙飛行士14人の構造MRIを調べた。全員の脳の異なる部位で、灰白質の増加と減少が確認された。宇宙飛行士の宇宙滞在期間が長いほど、変化は顕著だった。
「灰白質の体積が大きく減少した領域が見つかりました。これは、宇宙で脳脊髄液が再分布することに関連している可能性があります」と、ミシガン大学で運動学と心理学の教授を務めるレイチェル・サイドラー氏は述べる。
「重力がないため、体内の液体を下方へ引っ張る力が働かず、その結果、いわゆる宇宙でのむくんだ顔が生じます。これによって脳の位置がずれたり、圧迫されたりする可能性があります。」
研究者らはまた、脚の動きを制御し、脚からの感覚情報を処理する領域で灰白質の体積が増加していることも発見した。これは、微小重力環境での動き方を脳が学習することに関連した変化を反映している可能性がある。宇宙ステーションの宇宙飛行士では、脳が昼夜を問わず学習と適応を続けていたため、こうした変化がより大きかった。
「興味深いことに、どれほど好きなことでも、1日に1時間を超えて練習することはないでしょう」とサイドラー氏は述べる。しかし、研究者らが観察した脳の変化は、新しい技能を休みなく練習する人に相当するものだった。
「宇宙では、1日24時間、微小重力環境にいるため、脳の神経可塑性が極端な形で現れます。」
変化の正確な性質はまだ特定されていないものの、この知見は、特定の健康状態について新たな考え方につながる可能性がある。例えば、長期間の安静が必要な人や、正常圧水頭症の人が挙げられる。正常圧水頭症は、脳内の脳室に脳脊髄液が蓄積して圧力が生じる状態である。
脳の変化はニューロン間の新たな結合を反映している可能性があるとサイドラー氏は述べる。同氏は別の長期研究を主導しており、この研究では、認知機能や身体能力への影響に加え、脳の変化がどれほど続くかを明らかにする。
例えば、平衡感覚が戻った後も、宇宙飛行による脳の構造変化を補うため、脳が異なる経路を使い続ける可能性がある。
「行動は正常に戻っても、脳がその行動を制御する方法は変わる可能性があります」と同氏は述べる。
この研究はNASAの資金提供を受け、次の学術誌に掲載された。ネイチャー・マイクログラビティ。
