INGENIERÍA HUMANA

Gravedad y cerebro de los astronautas

Un sueño, por no decir utopía, es la colonización de otros planetas en los que existan condiciones ambientales propias para el desarrollo de la vida como se conoce en la Tierra. Y digo utopía ya que encontrar el medio ambiente extraterrestre que permite la vida tal y como la conocemos, implica tener el total conocimiento del sinnúmero de variables de todo tipo que favorecen el desarrollo de cada uno de los organismos.  Y sólo los datos bastan para entender que tan lejos estamos de la realidad, ya que únicamente se conocen 1.3 millones de especies, lo cual implica que aún nos falta por conocer el  86% de las especies terrestres y el 91% de las especies marinas, empezando por el desconocimiento de nosotros mismos como especie. Con todo respeto la inteligencia está siendo sustituida por la ocurrencia, ya que tan solo, sobre todo al considerar el caso de la gravedad, la cual definitivamente fuera de la Tierra, toda, absolutamente es toda diferente, lo cual impide la vida como en nuestra Tierra. Veamos.

Biología humana en riesgo.- Raúl Carrillo Esper y sus colaboradores, en su artículo titulado “Efectos fisiológicos en un ambiente de microgravedad” mencionan que en el siglo veinte, el estudio del universo y el desarrollo de los vuelos espaciales fueron posibles gracias al avance tecnológico de naves de propulsión por diferentes tipos de cohetes. Muchos sistemas biológicos se afectan en los vuelos espaciales y se ha demostrado que en un ambiente de microgravedad se altera de manera significativa la función musculoesquelética, neurosensitiva, endócrina, renal, respiratoria y cardiovascular, además del riesgo de lesión debido a la exposición a diferentes tipos de radiación, eventos que comprometen la salud y rendimiento de los astronautas. Por lo anterior es fundamental mantener la salud y acondicionamiento físico de los astronautas durante el vuelo espacial para facilitar y acelerar su recuperación al llegar a la tierra.

Ley de la Gravitación Universal y las Leyes del Movimiento.- De acuerdo a lo expresado por estas leyes se sabe que la aceleración de un objeto únicamente influenciado por la gravedad de la superficie terrestre es de 1 G. Esta aceleración equivale a 9.8 metros por segundo cuadrado (m/s2). Por consiguiente, hablar de microgravedad es hacer referencia a un ambiente en el cual los efectos locales de la gravedad se hallan reducidos, no se elimina la fuerza de la gravedad en sí misma, contrario a lo que sucede en condiciones de “ingravidez” o “gravedad cero”. Un ambiente de microgravedad es aquel que imparte una aceleración de pequeña magnitud a un objeto en comparación a la ejercida por la Tierra.

Efectos neurológicos.- Los investigadores B. D. Levine, K. Iwasaki, R. Zhang, J. H. Zuckerman, J. A. Pawelczyk y A. Diedrich, en su trabajo “A,. Human cerebral autoregulation before, during and after spaceflight” señalan que la microgravedad representa un ambiente de estrés para los seres humanos adaptados a un ambiente de gravedad en la Tierra. La exposición a un ambiente de microgravedad altera la distribución de los líquidos corporales y el grado de distensión de las venas craneales, y estos cambios en consecuencia son capaces de provocar remodelamiento estructural y alterar la autorregulación cerebral. La ausencia de mecanismos de bombeo y la presencia de válvulas venosas unidireccionales en la cabeza, cuello y tórax superior requieren de asistencia gravitacional para drenar la sangre

Líquidos cerebrales.- Levin y colaboradores agregan que en el espacio, un ligero incremento de presiones sobre los senos venosos y durales como consecuencia de la estasis, obstruye la resorción del líquido cerebroespinal a través de las vellosidades aracnoideas, elevando la presión de este líquido. Además, existe una disminución del drenaje linfático lo que resulta en edema epicraneal. La elevación uniforme de la presión intracraneal ocasiona distorsión anatómica, pero esta se halla limitada a las áreas en las cuales el Sistema Nervioso Central no está completamente protegido por la bóveda craneana, tales como el foramen magno o la zona distal al canal óptico, donde se originan los gradientes de presión.Visión y equilibrio.- B. J. Yates y I. A. Kerman, en su trabajo “Post-spaceflight orthostatic intolerance: posible relationship to microgravity-induced plasticity in the vestibular system” y por su parte J. B. West en su artículo “Physiology of a Microgravity Environment, Historical Perspectives: Physiology in microgravity” señalan que en relación a la interacción entre los sistemas vestibular, somatosensorial y visual, el conocimiento actual nos demuestra que bajo la influencia de un ambiente de microgravedad, la información aferente proveniente de los otolitos está significativamente alterada debido a la eliminación de las señales relacionadas con la gravedad. Esto se traduce en que los otolitos dejen de proveer información relacionada con la dirección de la cabeza o el cuerpo respecto a la velocidad vertical conservándose sensibles únicamente a las aceleraciones lineales del cuerpo.

Efectos cardiovasculares.- El sistema cardiovascular tiene la capacidad de adaptarse a condiciones de microgravedad. Los mecanismos de adaptación que lleva a cabo este sistema se determinan de acuerdo a la etapa o fase del vuelo, la altura, etc. La alteración más importante y significativa es la redistribución de fluidos hacia el territorio encefálico, lo cual condiciona sobrecarga cardiaca e incremento de la presión intravascular. G. Antonutto, y  P. E. Di Pirampero en su artículo “Cardiovascular deconditioning in microgravity: some possible countermeasures” señalan que durante el vuelo se registran diferentes grados de arritmias cardiacas, que generalmente son leves. Hasta el momento, no existe registro documentado de arritmias letales en ambientes de microgravedad.

Efectos inmunológicos.- Por una parte A. T. Borchers y sus colaboradores realizaron una investigación titulada “Microgravity and immune responsiveness: implications for space travel” y por otra S. Hauschild y sus colaboradores, en el Acta Astronáutica de 2014, reseñaron su trabajo titulado  “Cell regulation in microgravity – The current knowledge from in vitro experiments conducted in space, parabolic flights and ground-based facilities”, en  los que se cita que la mitad de los astronautas en el Apollo, reportaron infecciones virales o bacterianas durante el transcurso del viaje o ya próximos a volver a la tierra. De la misma manera, muestras de sangre tomadas a 9 astronautas, posterior al vuelo proveniente de la estación espacial Skylab, mostraron que la activación linfocítica mediada por mitógenos se encontraba significantemente reducida en comparación con las muestras prevuelo e inclusive comparadas con las muestras control.

Efectos en los huesos.- El investigador J. C. Buckey en su trabajo “Bone loss: managing calcium and bone loss in space” señala que la microgravedad induce una disminución de la densidad ósea. En el ambiente de microgravedad presente en el espacio, los astronautas dejan de estar cargados estáticamente por la gravedad. Debido a que el remodelamiento óseo depende del nivel de tensión dentro del hueso, esta ausencia de carga tiene implicaciones significativas. Otros factores que contribuyen a la pérdida ósea en el espacio, son los bajos niveles de iluminación, los cuales resultan en una disminución de la vitamina D3, así como el aumento en los niveles de dióxido de carbono en el ambiente. La desmineralización ósea inicia de manera inmediata a los cambios en la atmósfera del espacio. En el transcurso de los primeros días de una misión, se produce un aumento de 60% a 70% del calcio urinario y fecal, lo cual incrementa conforme se desarrolla la misión.

Efectos musculares.- En el artículo “A world without gravity: research in space for health and industrial processes” escrito por R. Cancedda vemos que existen tres grandes tipos de músculos en nuestros cuerpos, todos ejercen sus funciones a través de la contracción y relajación coordinada de las unidades individuales que conforman un músculo determinado. La capacidad funcional del músculo esquelético, por ejemplo, el cual constituye cerca del 40% del volumen corporal, depende del tipo de fibra que predomina en él, así como de su inervación motora. La plasticidad de las fibras musculares les permite adaptarse tanto a condiciones de baja carga o microgravedad, como a aquellas propias de un ambiente de sobrecarga o ejercicio. Dos fases bien diferenciadas en el deterioro muscular han sido descritas: 1) La primera fase muestra una disminución de un 20 a 30% en la fuerza muscular durante las primeras semanas de vuelo en comparación con los niveles registrados previos al mismo. 2) La segunda fase inicia 3 a 4 semanas posteriores al inicio del vuelo, y la magnitud del deterioro muscular se encuentra altamente relacionada al nivel de ejercicio físico a bordo.

Consecuencias.- Como consecuencia de la exposición a este ambiente particular, tienen origen una serie de alteraciones específicas en la fisiología de los astronautas que requieren la atención de médicos y científicos en un contexto interdisciplinario. La microgravedad ejerce el efecto más amplio y largo del ambiente hallado en los vuelos espaciales sobre la fisiología humana; todos los sistemas orgánicos sufren alteraciones en cierto grado. Estos mecanismos de reacción pueden ser apropiados durante el desarrollo de un vuelo en condiciones de microgravedad, pero son inapropiados al momento del retorno al ambiente terrestre. El proceso de adaptación a estas condiciones involucra diversos cambios complejos en el cuerpo humano tanto en exposiciones por periodos cortos, como prolongados.

La conquista del espacio exigirá al hombre adaptarse a un medio que no es el suyo.-Emilio J. García comenta que sor si esto no basta, debemos recordar que el cuerpo humano es un conjunto de fluidos corporales como sangre, suero y agua, y que en la Tierra existe un equilibrio entre la gravedad que empuja dichos fluidos “hacia abajo” y la presión arterial y venosa que los bombea “hacia arriba”. En el espacio este equilibrio se rompe y se produce una nueva distribución de los fluidos en el organismo, lo que provoca que el rostro y el torso de los astronautas se hinchen y sus piernas adelgacen. Este cambio lleva al cerebro a creer que existe un exceso de volumen de sangre en el cuerpo que debe eliminar, lo que provoca anemia, déficit inmunitario y atrofia cardiovascular.

Vida extraterrestre.- definitivamente si encontramos una forma de vida diferente, seremos nosotros mismos adaptados a otro ambiente, si es que sobrevivimos.