Es un placer darles la bienvenida a todos a este nuevo episodio de nuestro nuevo podcast «Carretera al Espacio». Soy su anfitrión, Dan Profir, y estoy emocionado de embarcarme en este viaje interestelar con ustedes.
El título de nuestra charla de hoy es «El impacto del espacio en el cuerpo humano». Mi invitado especial hoy es un profesor de la Universidad de Amberes en Bélgica, donde enseña física médica, bioestadística, física general, neurociencias, cardiología y redacción científica.
Durante más de una década, fue profesor visitante en el King’s College de Londres y recientemente dio dos conferencias en el MIT en Boston. Durante varios años, ha sido invitado a dar conferencias sobre fisiología espacial en la Academia de la Agencia Espacial Europea y en la escuela de verano de ESA.
Comenzó su investigación espacial a principios de 2000 durante un proyecto de la NASA y desde entonces se ha convertido en el investigador principal de varios proyectos para la ESA, incluidos proyectos para la Estación Espacial Internacional.
En reconocimiento a estos esfuerzos, en septiembre de 2022, mi invitado fue honrado con el premio de la Asociación Europea de Investigación de Gravedad por su destacada contribución a las ciencias de la vida y el espacio.
Además, en julio de 2023, en la conferencia de investigación y desarrollo de la Estación Espacial Internacional en Seattle, se le presentó el premio a los resultados convincentes en salud humana en el espacio por la investigación sobre la identificación de cambios cerebrales en astronautas que regresan.
Este prestigioso reconocimiento fue conferido por la Sociedad Astronáutica Americana, el Laboratorio Nacional de la ISS y la NASA, subrayando la importancia de sus hallazgos en la promoción de la investigación de la salud humana en la exploración espacial.
Por último, también es el ministro de Ciencia en el gobierno de Asgardia. Damas y caballeros, por favor, den la bienvenida al Profesor Wuyts.
Buenas tardes, Floris, gracias por aceptar mi invitación. Es un privilegio tenerte hoy aquí para este episodio de nuestro podcast. Nuestro tema de hoy es el impacto del espacio en el cuerpo humano: cómo adaptarse al efecto de múltiples vuelos en el cuerpo humano, el mareo espacial, el impacto en el cerebro, los ejercicios.
Desde que anunciamos este episodio del podcast contigo, hemos recibido preguntas muy interesantes por correo electrónico a asgardia.com.
Estoy eligiendo una de Ross, del Reino Unido: «Profesor, ¿puede discutir la importancia del ejercicio en el mantenimiento de la salud física en el espacio y compartir algún protocolo o tecnología innovadora de ejercicios desarrollada para ayudar a los astronautas a mantenerse en forma durante vuelos espaciales prolongados?»
Hay muchos factores que desempeñan un papel y, particularmente, la combinación de factores que NASA y la Agencia Espacial Europea han identificado. Al menos varios factores contribuyen a los peligros de ir al espacio. Uno de estos factores es la radiación, otro es la microgravedad.
Comencemos con las cosas sencillas que hemos identificado hasta ahora, como la osteoporosis o pérdida ósea. Los astronautas pierden aproximadamente el 1% de su masa ósea por mes, lo que significa que si van típicamente seis meses al espacio, pueden alcanzar hasta un 10% de pérdida ósea.
Ahora bien, esa es una cantidad realmente grande y es un problema absoluto. Las contramedidas que se han instalado en el espacio en la Estación Espacial Internacional, que ha sido la plataforma principal durante los últimos 24 años, realmente están mitigando los efectos perjudiciales de la pérdida ósea. Así que, eventualmente, se ha identificado como un factor de riesgo, pero hasta ahora no se han encontrado problemas al regresar a la Tierra, como fracturas o lesiones.
Eso es algo bueno. Otra cosa relacionada con los huesos es en realidad los músculos; el sistema musculoesquelético es como lo llamamos. Ahora, hacer muchos ejercicios a bordo es, nuevamente, absolutamente esencial. Hay dos enfoques. Por un lado, tenemos la parte estadounidense, donde operan astronautas de NASA y ESA juntos, llamado U.S. OS, y por otro lado, está el lado ruso gobernado por el enfoque tradicional de Roscosmos, liderado principalmente por los investigadores del Instituto de Problemas Biomédicos en Moscú.
La cinta de correr es esencial; de hecho, si la cinta de correr se rompe y no funciona más de dos semanas, el vuelo debe ser abandonado y todos tienen que regresar. Esa es una consecuencia realmente seria, lo que significa que caminar en la cinta de correr en el espacio, con todas las cuerdas elásticas necesarias para que no floten, es la forma de que los rusos mantienen sus músculos y huesos en buena forma, y funciona.
Definitivamente, funciona, como vemos ahora. El lado estadounidense tiene un dispositivo llamado AED, que es un dispositivo de ejercicio de resistencia avanzada. Este dispositivo se puede comparar con el levantamiento de pesas, ya que está diseñado para que los astronautas tengan que levantar una barra contra una resistencia que es comparable al levantamiento de pesas.
Los rusos también utilizan este dispositivo, pero mientras que los astronautas estadounidenses realizan muchas cargas altas, el lado ruso hace más repeticiones. El ejercicio en la AED ha demostrado ser tremendamente valioso para mantener el bienestar y la salud de los astronautas y cosmonautas que van al espacio.
Cuando regresan a la Tierra, incluso después de seis meses, se encuentran realmente en buena forma, lo que es bueno porque, eventualmente, ir a la Luna y a Marte requerirá que estén en buena forma. En lo referente al sistema musculoesquelético, también existe el sistema cardiovascular, que en realidad, como sabemos, es lo que llamamos «condicionado».
En la Tierra, tenemos gravedad y presión hidrostática. El hecho de tener una columna de fluidos que tiene un impacto en su sistema circulatorio, hace que sus vasos sanguíneos se dilaten. La situación en la Tierra es que estamos concebidos para caminar y vivir en una gravedad de 1G; no es difícil imaginar que pasar de 1G a 0G tiene un impacto tremendo en el sistema circulatorio.
Así que sí, el sistema cardiovascular se ve afectado, especialmente al regresar a la Tierra; algunos astronautas tienen problemas de desmayo o casi desmayo y hay incluso algunos casos conocidos de astronautas desmayándose durante una conferencia de prensa, en la que están de pie, al día siguiente de regresar; es absolutamente complicado y muy difícil para el sistema cardiovascular.
Aquí hay otra pregunta de Ja Batist, Francia: «En su papel como Ministro de Ciencia de Asgardia, ¿cómo planea su gobierno abordar los desafíos del mareo espacial, considerando la posición única de Asgardia como una nación espacial?»
Hay otro sistema que es complicado y ha causado bastantes problemas en el espacio, y es el sistema vestibular, el sistema neuro vestibular que mantiene nuestro equilibrio. Este sistema asegura que cuando caminamos, nos mantenemos erguidos y sabemos en todo momento dónde está la gravedad. Para los humanos en la Tierra, el sistema vestibular es absolutamente esencial; sin él, simplemente caeríamos, nos romperíamos una pierna, tendríamos realmente problemas.
Las personas que sufren de mareos lo pueden comprobar, que si tienen problemas con su sistema vestibular, no es fácil. Así que el sistema vestibular en humanos no detecta el factor de gravedad; las personas que van al espacio durante toda su vida han medido esta gravedad, y de repente no está allí. Esto causa un conflicto y es una de las razones por las que, durante los primeros días, muchos astronautas experimentan mareos espaciales.
Si te mareas en la Tierra al viajar, comienzas a sentirte mal y con náuseas, etc., y cuando se prolonga, eventualmente puedes vomitar, pero en el espacio, parece que llega bastante rápido; de repente comienzas a vomitar. Por eso, según me dijeron, tienen en sus trajes espaciales un lugar en el hombro donde tienen una bolsa para vomitar; si sienten náuseas, pueden agarrar la bolsa y vomitar.
También es la razón por la que en los primeros tres días de vuelo espacial no se programan actividades extra vehiculares, lo que significa que no hay caminatas espaciales, porque si hicieran una caminata y vomitaran en su casco, esto podría bloquear los filtros y sería un problema. Por lo tanto, en los primeros tres días no se llevan a cabo actividades extra vehiculares.
Después de un par de días, el cerebro es capaz de adaptarse a esta situación cambiante, y la mayoría de los astronautas después de un par de días se sienten bien. La adaptación es, de hecho, una característica central de cómo los humanos se comportan en microgravedad y en el espacio; nos adaptamos de alguna manera, somos sistemas bastante inteligentes capaces de manejar entornos extremadamente adversos.
Lo mismo ocurre en la Tierra; el sistema vestibular se adapta al vuelo espacial después de unos días, pero el problema vuelve a surgir cuando regresan. Aproximadamente el 100% de los astronautas o cosmonautas en el equipo espacial que regresan a la Tierra experimentan mareos espaciales. Bueno, no es realmente mareos espaciales, porque están en la Tierra, pero realmente se sienten mal de nuevo. Pasa y se va dentro de las primeras horas, pero es algo que la mayoría de ellos experimentan porque, de nuevo, el sistema vestibular no ha sentido ninguna gravedad durante seis meses.
Típicamente, regresan a la Tierra y ahí está de nuevo, así que es información muy nueva para el cerebro, tienen que adaptarse a eso. Esto también causa problemas; los vuelos que aterrizan ahora en la Tierra en el océano, esas cápsulas se mueven sobre el mar, lo cual no es algo que desees hacer durante mucho tiempo; eso podría ser crítico para ir a Marte. Allí no hay 1G, solo hay 0.38G, y eso podría ser un problema. Pero tener algo de gravedad es esencial, y 0.38G está bien, y 0.16G, como en la Luna, podría ser un poco más desafiante, porque hay algunas hipótesis que dicen que 0.16G está por debajo del nivel de detección del sistema vestibular.
Hubo observaciones durante el alunizaje de cuando los astronautas estaban en un módulo lunar en los años 70; el módulo lunar estaba realmente como inclinado, y los astronautas no eran conscientes de que estaban tan inclinados. Esto se debe a que si inclinas la cabeza, sabes que estás inclinado porque mides la gravedad; pero si no mides esta gravedad, puedes inclinarte más de lo que piensas. Así que esta es una hipótesis interesante que tenemos que verificar nuevamente cuando realicemos más experimentos en la Luna y permanezcamos allí por más tiempo que unas pocas horas.
Por lo tanto, el sistema vestibular está desafiado, y también sabemos que los astronautas saben cómo lidiar con eso y, en particular, hay un proceso de adaptación. Uno de nuestros experimentos que hicimos, en realidad, con mi equipo de investigación fue que probamos a cuatro cosmonautas antes y después de un vuelo espacial de seis meses. Medimos su sistema de equilibrio, el sistema vestibular. Y típicamente, cómo puedes medir la forma en que detectamos la gravedad es mediante un método muy simple; si inclino mi cabeza de esta manera, mis ojos deben contrarrestar, y la cantidad de contrarresto es una medida de cuán bien mi sistema de equilibrio está detectando el hecho de que estoy inclinando mi cabeza.
Típicamente, es aproximadamente 6° de contrarresto cuando la cabeza está inclinada a 45°. Medimos esto antes del vuelo espacial y lo medimos después del vuelo espacial. Bueno, en realidad lo medimos el tercer día después del regreso y también el noveno día después del regreso, y lo hicimos con 44 cosmonautas. Fue en colaboración con científicos del Instituto de Problemas Biomédicos IMBP de Moscú.
Resulta interesante que vimos que después del vuelo espacial, este reflejo, que definitivamente no puedes influir, no puedes hacer nada, es un reflejo, pasó de 6° de contrarresto a 2° de contrarresto, así que disminuyó bastante, lo que indica que después del vuelo espacial hay una detección menos eficiente de la orientación de la gravedad. Pero tener la gran ventaja y el lujo de medir a 44 cosmonautas significó que tuvimos muchos cosmonautas con mucha experiencia en el espacio, lo que quería decir que medimos a dieciséis pilotos novatos, pero todos los otros cosmonautas habían estado al menos una o dos veces, al menos una vez, o tres, cuatro o incluso cinco veces en el espacio.
Entonces, cuando probamos su sistema de equilibrio, y parece que el caso es que los pilotos novatos efectivamente tenían una disminución significativamente mayor en su contrarresto, lo que significa que detectaban con mucha menos eficiencia la gravedad, pero cuanta más experiencia tenía el astronauta, mejor era su respuesta. Y los que habían estado en el espacio cinco veces apenas tenían reflejos disminuidos. Esto significa que de alguna manera esta experiencia definitivamente tiene un buen efecto. Una de las lecciones de esto es que cuando queremos enviar personas a la Luna o a Marte, definitivamente tenemos que enviar personas que hayan estado varias veces en el espacio, porque se adaptarán mucho más rápido al nivel de gravedad del otro planeta.
Curiosamente, también medimos su cerebro con una resonancia magnética e investigamos la conectividad en el cerebro, y ahora parece que cuando hay más conectividad entre ciertos centros cerebrales, también tuvieron una mejor reacción y una mejor respuesta después del vuelo espacial. Así que incluso pudimos precisar este proceso de adaptación a diferentes sensores cerebrales que se comunican mucho más entre sí que en personas que tenían reflejos menos buenos.
Así que eso completó un poco el círculo. Floris, en julio de 2023, en la conferencia de investigación y desarrollo de la Estación Espacial Internacional en Seattle, se te otorgó el premio a los resultados convincentes en salud humana en el espacio, y eso fue por la investigación sobre la identificación de cambios cerebrales en astronautas que regresan. ¿Puede explicarnos por qué fue tan importante esta investigación y cuál fue la base de esta investigación?
El cerebro no había sido examinado durante décadas, lo cual es extraño, porque de hecho el cerebro es la parte más importante de nuestro cuerpo. La gente diría que sin el cerebro no hay vida. Pasaron 55 años de vuelos espaciales humanos antes de que apareciera el primer artículo científico sobre el impacto de la microgravedad en el cerebro humano.
En realidad, fuimos los primeros en publicar este artículo en 2016. Una de las cosas que hemos observado desde entonces, tanto por nosotros como por otros grupos como el grupo de Don Roberts es que el cerebro se está comprimiendo en el cráneo, como una esponja. Eso significa que, por ejemplo, la circulación de sangre dentro y alrededor del cerebro se ve alterada, se obstaculiza debido a que el cerebro está siendo comprimido.
Hay algunos efectos que no esperábamos en absoluto. Uno de ellos es el hecho de que los ventrículos, que son las áreas del cerebro donde se produce líquido, el líquido cefalorraquídeo en el cual el cerebro flota, se genera en los ventrículos y estos son también zonas de amortiguamiento para este líquido; aparentemente, estas zonas de amortiguamiento tienden a expandirse durante el vuelo espacial.
Esto no se esperaba en absoluto. Curiosamente, incluso seis meses después del vuelo espacial, después de regresar a la Tierra, esta inflación sigue estando presente, por lo que hay un efecto residual prolongado después de ir al espacio.
¿Qué significa esto? También este hecho de que el cerebro se desplaza y se eleva en el cráneo, presumiblemente está muy relacionado con el síndrome neuro-ocular asociado al vuelo espacial, que ahora se conoce como SANS. Este es un síndrome donde el globo ocular se aplana debido a la presión que lo está aplanando. Esto significa que necesitan gafas especiales o, si no tienen gafas antes de ir al espacio, de repente las necesitan porque no pueden enfocar las imágenes en su retina.
Pero también hay manchas de algodón, discopatía; realmente hay muchas cosas que ocurren en aproximadamente el 60% de los astronautas. Este AED y sus ejercicios pueden causar parte de este problema del SANS, y se necesita más investigación para verificar esta hipótesis. Pero al menos realizamos un estudio comparativo notable donde investigamos a astronautas y cosmonautas en un gran estudio; nos unimos a varios científicos, nuevamente, con el profesor Don Roberts de los Estados Unidos y Jep Barisano de los Estados Unidos, donde investigamos cuál es el impacto del vuelo espacial en el cerebro humano.
Y por eso tuvimos a 44 cosmonautas junto con astronautas, y vimos una diferencia entre ellos, y la diferencia era que estos ventrículos estaban mucho más inflados en el grupo de NASA, en los astronautas estadounidenses, que, en los cosmonautas rusos, siendo un hecho que uno de ellos hace el ejercicio de AED y el otro hace la cinta de correr. Y aquellos que usan el AED tienen estas áreas infladas en el cerebro, que pensamos podrían ser causadas por estos ejercicios de esfuerzo.
No es un parámetro decisivo, pero al menos hay un gran esfuerzo en este tema porque es un tema de rendimiento, nuevamente. No es bueno para los ojos, y no sabemos cuál es el efecto a largo plazo del síndrome neuro-ocular asociado al vuelo espacial.
Una pregunta que surge en mi mente es: «Está claro que el espacio puede tener un impacto serio en el cuerpo humano debido a la falta de gravedad,» y mencionas el sistema esquelético, el sistema muscular, el sistema cardiovascular, el sistema vestibular, y ahora el propio cerebro. Pero, dado que estamos diseñados para funcionar normalmente dentro de la gravedad terrestre, ¿qué contramedidas, si hay alguna, podemos considerar para evitar todos estos problemas fisiológicos mientras estamos en el espacio?
Ir al espacio es complicado para los humanos, porque todas estas cosas están ocurriendo en la misma persona, y eso es muy desafiante, lo que hace que, si quieres crear contramedidas para un sistema, podría ser que afecte negativamente a otro sistema. Como, por ejemplo, este dispositivo AED puede ser bueno para los músculos y los huesos, pero tal vez malo para el cerebro.
Así que los científicos tienen que pensar muy cuidadosamente en qué recomendar como contramedidas. Ahora, una contramedida absoluta que sería ideal implementar es la gravedad artificial; poner una centrífuga en el espacio provocaría una gravedad, lo que beneficiaría al sistema cardiovascular, a los huesos, a los músculos; todos estos sistemas se verían beneficiados por la gravedad artificial.
Los esfuerzos científicos están realmente en curso de forma continua para encontrar cómo resolver los problemas relacionados con el estrés fisiológico que sufren los astronautas cuando van al espacio. Hemos aprendido sobre los desafíos del mareo espacial, las formas intrincadas en que el espacio afecta nuestros cerebros y la importancia del ejercicio para mantener la salud física en un entorno de microgravedad. Su experiencia ha arrojado luz sobre la increíble resistencia del cuerpo humano y la investigación en
