La neuroradiologa Donna Roberts, MD, e il neuroscienziato Badran hanno collaborato a un progetto da condurre
Stimolazione magnetica transcranica —un metodo che consente la stimolazione non invasiva della corteccia cerebrale mediante brevi impulsi magnetici. Come la stimolazione elettrica transcranica (TES), la TMS è talvolta associata a dolore e deve pertanto essere utilizzata con cautela.
Il dottor Roberts, nel suo esperimento, cercadimostrare che il TMS può essere utilizzato in sicurezza in assenza di gravità e confrontare le prestazioni dei partecipanti sotto la gravità della Terra con le loro prestazioni sotto gravità zero.
Durante la procedura TMS attraverso il cranio al cervelloviene inviato un impulso magnetico per stimolare l'attività elettrica. Il polso è molto localizzato. L'ufficiale medico posiziona la bobina sulla testa del soggetto; quando il pollice del paziente si contrae, lo scienziato sa che la bobina TMC è nel posto giusto.
Qui sulla Terra, TMS è approvato dalla FDAFood and Drug Administration negli Stati Uniti per il trattamento della depressione intrattabile. Anche scienziati del MUSC e di altre organizzazioni stanno studiando l'uso della TMS per il trattamento del disturbo da stress post-traumatico. Viene anche usato per trattare la dipendenza e il dolore nelle persone che assumono oppioidi. E anche nei centri di riabilitazione per pazienti colpiti da ictus. La depressione può essere un problema per le persone in missioni a lungo termine lontano dalla Terra. Roberts e Badran sono fiduciosi che TMS possa essere uno strumento utile e compatto per l'uso a lungo termine nelle missioni spaziali.
Anche TMS può supportare gli astronauti inbuona forma fisica cognitiva durante i lunghi voli in modo che siano pronti a mettersi al lavoro quando atterrano sulla Luna o su Marte. Ma prima, i ricercatori devono capire che aspetto ha una lettura "normale" in assenza di gravità.
È già noto che i farmaci vengono metabolizzatidiversamente quando una persona è nello spazio. Gli astronauti che assumono sonniferi hanno bisogno di tentativi ed errori per determinare il corretto dosaggio nello spazio, ha detto Roberts.
Un precedente studio di Roberts che confrontava la risonanza magneticaIl cervello degli astronauti prima e dopo il volo verso la Stazione Spaziale Internazionale ha mostrato cambiamenti fisici nel cervello che erano correlati ai cambiamenti nelle capacità motorie e cognitive degli astronauti.
Per testare il TMS in assenza di gravità, hanno dovuto utilizzare l'aereo Zero Gravity Corporation, che offre voli a gravità zero.
L'aereo, soprannominato G-Force One, volain un arco, salendo con un angolo di 45 gradi e poi indietro con un angolo di 45 gradi. Per i brevi 20-30 secondi tra la salita e la discesa, tutti sull'aereo diventano senza peso. E questa finestra di soli 20-30 secondi era il tempo durante il quale Roberts e Badran dovevano condurre il loro test TMS.
Il team di volontari Roberts e Badran era compostopersone del Dipartimento di Psichiatria e Scienze Comportamentali con esperienza nella somministrazione di TMS, poiché tutti dovevano a turno agire come soggetti e controllori. Avevano bisogno di persone della stessa età dei veri astronauti - circa 30 anni.
Roberts e Badran sapevano di averne solo unoun'opportunità per sperimentare. Tali voli sono molto costosi e la maggior parte della borsa di ricerca è andata a questi costi. Ogni 20-30 secondi di gravità zero, dovevano eseguire un software sui loro computer che avrebbe inviato un segnale alla bobina, registrare la contrazione del pollice e quindi dire loro che il TMS aveva funzionato. Se non ha registrato una contrazione del pollice, il sistema ha aumentato la potenza e ha inviato un altro segnale fino a quando la contrazione è stata registrata.
Gli scienziati hanno ottenuto almeno tre misurazioni per ogni persona, che hanno potuto essere confrontate con diverse misurazioni effettuate a terra prima e dopo il volo.
I risultati sperimentali hanno mostrato ciò che era richiesto in condizioni di assenza di gravitàmeno elettromagnetismo che sulla Terra da far contrarre il pollice. Ciò suggerisce cambiamenti neurofisici che si verificano nel cervello, ma ci sono diverse possibili spiegazioni, che vanno dallo spostamento fisico del cervello all'interno del cranio ai neuroni che rispondono più fortemente alla stimolazione.
Dopo aver dimostrato che la TMS è possibile in assenza di gravità, gli scienziati continueranno la loro ricerca sull'uso della TMS per le missioni spaziali.
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