"Es emocionante. ¡Me encantan estas cosas!" dijo Bashar Badran, Doctor. "Esto es tan divertido."

No muchos investigadores tienen la oportunidad de flotar, ingrávido, 32, 000 pies sobre la Tierra. Los científicos de la Universidad Médica de Carolina del Sur suelen realizar investigaciones en laboratorios, entornos controlados donde pueden repetir experimentos cuidadosamente para verificar los resultados. Pero teniendo en cuenta lo que los astronautas reales podrían experimentar en futuros viajes espaciales, Recientemente, algunos científicos volaron a los cielos para realizar investigaciones cerebrales en gravedad cero.

La neurorradióloga Donna Roberts, MARYLAND., y el neurocientífico Badran colaboraron en el proyecto para realizar estimulación magnética transcraneal, o TMS, sobre ellos mismos y un grupo de asistentes voluntarios, en su mayoría del Departamento de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento de la Facultad de Medicina MUSC.

Roberts ha pasado años estudiando cómo la gravedad cero y la microgravedad afectan al cerebro humano; de hecho, esa fue su motivación para ir a la escuela de medicina. Este experimento fue principalmente un caso de prueba para mostrar que el TMS podría usarse de manera segura en gravedad cero y para comparar los resultados de los participantes bajo la fuerza de la gravedad de la Tierra con sus resultados en gravedad cero.

Durante un procedimiento de TMS, se envía un pulso magnético a través del cráneo al cerebro para estimular la actividad eléctrica. El pulso está muy localizado, no llega a todo el cerebro. El administrador de TMS coloca una bobina sobre la cabeza del sujeto; cuando el pulgar del sujeto se contrae, el administrador sabe que la bobina TMS está en el lugar correcto.

Aquí en la tierra, TMS está aprobado por la FDA para la depresión difícil de tratar. Los científicos de MUSC y otros lugares también están investigando el uso de TMS para el trastorno de estrés postraumático; para tratar los antojos y el dolor en personas en tratamiento por trastorno por consumo de opioides; y en rehabilitación física y mental para pacientes con accidente cerebrovascular. La depresión podría ser una preocupación para las personas en misiones a largo plazo lejos de la Tierra que no esperan poner un pie en tierra firme durante años. y Roberts y Badran dijeron que TMS podría ser una herramienta útil y que ahorra espacio para empacar en misiones espaciales a largo plazo, en lugar de todo el valor de los medicamentos de una farmacia.

"Por último, no quieres ir a Marte o una misión interplanetaria con todos estos medicamentos. Y no es fácil crear un laboratorio de química para sintetizarlos todos. Entonces, TMS sería muy claro, solución fácil para problemas neuropsiquiátricos. Esa es la visión a largo plazo de 20 años, "Dijo Badran.

También tiene el potencial de mantener a los astronautas en buena forma cognitiva en vuelos de largo plazo para que estén listos para trabajar cuando aterricen en la luna o el planeta rojo.

Pero primero, los investigadores deben averiguar cómo debería ser una lectura "normal" en gravedad cero.

Ya se sabe que los medicamentos se metabolizan de manera diferente cuando una persona está en el espacio. Astronautas que toman somníferos por ejemplo, tener que averiguar a través de prueba y error la dosis adecuada en el espacio, Dijo Roberts.

Y la investigación anterior de Roberts, comparar las resonancias magnéticas del cerebro de los astronautas antes y después de un viaje a la Estación Espacial Internacional, mostró cambios físicos en el cerebro que se correlacionaron con cambios en las habilidades motoras y el rendimiento cognitivo de los astronautas.

"Si hubiera una forma de mantener el cerebro en forma de camino a Marte, eso sería muy útil. Por eso la NASA está interesada en esta tecnología. Pero para usarlo en el espacio, tenemos que entender "¿Hay alguna diferencia en la forma en que los astronautas responden aquí en la Tierra y en el espacio?" al igual que la diferencia que experimentan con los medicamentos. Así que en eso se basó realmente este estudio, " ella dijo.

Y aquí es donde los científicos se divirtieron un poco. Para probar TMS en gravedad cero, abordarían un avión especial operado por Zero Gravity Corporation, que ofrece vuelos de gravedad cero para aventuras personales, producciones e investigaciones mediáticas.

El avión, apodado G-Force One, vuela una serie de arcos, dirigiéndose hacia arriba a 45 grados y luego hacia abajo a 45 grados. Durante los breves 20 a 30 segundos entre subir y bajar, todos en el avión se vuelven ingrávidos. Todo lo que no esté atornillado flota hacia arriba. Y esa simple ventana de 20 a 30 segundos fue el tiempo durante el cual Roberts y Badran tuvieron que ejecutar su prueba de TMS.

Tendrían un total de 30 arcos, o parábolas, trabajar con. Había 10 personas en su grupo, dividido entre hombres y mujeres, y cada persona necesitaba hacer la prueba al menos dos veces para obtener una buena muestra.

Pero primero, había que superar cierta logística. En el laboratorio, puede haber muchos problemas con el equipo para colocar la bobina en el lugar exacto correcto en la cabeza de alguien. Con una ventana tan corta para realizar la prueba en el avión, no habría tiempo para jugar con la maquinaria. Necesitaban una forma infalible de asegurarse de que la bobina estuviera en el lugar correcto en el momento adecuado.

"Todos realmente nos enfocamos en las cosas pequeñas, ", Dijo Badran." Este estudio fue realmente un trato de una sola vez. El vuelo estaba reservado con antelación. Todo estaba listo. Teníamos una fecha de inicio fija un período de tiempo fijo para hacer el experimento y todo tenía que ir a la perfección, y todo dependía de crear algo que no existía ". Así que Badran se hizo con un casco de motocicleta y una sierra Dremel y se puso a trabajar. Descubrió que podía coloque una bobina TMS en un nicho que cortó en el casco, pero el artilugio era demasiado pesado y tambaleante para ser práctico.

Próximo, recurrió al uso de cinta de fundición de fibra de vidrio, el mismo material que se usa para hacer yesos para huesos rotos. Cada participante se sentó para una prueba, y Badran elaboró ​​un peso ligero casco duradero que se adapta a la cabeza del individuo, con un área de conexión para la bobina TMS que aseguraba que el pulso magnético llegara al lugar correcto en el cerebro de esa persona, sin necesidad de retoques.

El equipo de voluntarios de Roberts y Badran estaba formado por personas del Departamento de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento con experiencia en la administración de TMS, ya que todos tendrían que turnarse como súbditos y administradores. Querían personas que tuvieran aproximadamente la edad de los astronautas reales, por lo que la edad promedio estaba en los 30 años.

"Todos los que fueron voladores, no solo pudieron venir, volar y divertirse. Formaron parte activa del equipo de investigación, también, "Dijo Badran.

Roberts y Badran sabían que tenían una oportunidad de hacer que el experimento funcionara. Estos vuelos son costosos, y la mayor parte de la subvención de investigación se destinó a ese gasto. En cada 20 a 30 segundos de ingravidez, tendrían que iniciar el software en sus computadoras, que enviaría una señal a la bobina, registre un movimiento del pulgar y luego informe que el TMS ha funcionado. Si no registró un movimiento del pulgar, luego, el sistema aumentaría la potencia y enviaría otra señal hasta que se registrara un movimiento del pulgar. Pero si no funcionó en absoluto, tendrían que solucionar el problema sobre la marcha, o enfrentarse a la posibilidad de que todo el experimento fuera un completo fracaso.

El grupo MUSC compartió el vuelo con otras tres organizaciones que realizan investigaciones espaciales. Debido a que las máquinas TMS extraían energía de la aeronave, Badran tuvo que hacer una prueba en el suelo primero, a plena potencia, para asegurarse de que no sobrecargarían el avión. Estuvo bastante cerca él dijo, pero la tripulación de vuelo les dio el visto bueno. Así que subieron.

Los cascos hechos a mano funcionaron maravillosamente. Obtuvieron al menos tres medidas para cada persona, que podrían comparar con múltiples mediciones tomadas en tierra antes y después del vuelo. Y como bonificación, el experimento fue mucho más divertido que el típico experimento de laboratorio.

Su papel publicado el 21 de septiembre en Microgravedad de la naturaleza , muestra que se necesitaba menos electromagnetismo en gravedad cero que en la Tierra para inducir un movimiento del pulgar. Eso sugiere que ocurren cambios neurofísicos en el cerebro, pero hay varias explicaciones posibles, desde el cambio físico del cerebro dentro del cráneo hasta las neuronas que reaccionan con más fuerza a la estimulación. Hay más que aprender ellos dijeron.

Es un problema cercano al corazón de Roberts, como ella ha argumentado varias veces, más recientemente en un artículo de opinión en The Lancet Neurology, para más investigación sobre los cambios cerebrales en los exploradores espaciales.

Habiendo demostrado que TMS es posible en gravedad cero, el equipo está bien equipado para seguir encontrando respuestas a estas preguntas.