Astronauters hjerner kan give værdifuld indsigt i hjernens kredsløb

Hjernen er noget af det vigtigste, vi mennesker har. Men for omkring 400.000 mennesker med hjernesygdomme i Danmark er det også et organ, der gør hverdagen ekstra svær.

Derfor er denne uge blevet døbt Hjerneugen, som er det danske navn for International Brain Awareness Week. Her arbejder blandt andre patientforeninger for at skabe opmærksomhed om de udfordringer, den syge hjerne giver.

Nogle gange kommer den hjælpende hånd fra uventet kant. I USA sidder en dansk forsker og læge, som arbejder hårdt for at blive klogere på hjernens funktioner.

Lonnie Grove Petersen fra Biomedicinsk Institut på Københavns Universitet forsker nemlig i en helt særlig gruppe mennesker, der kan hjælpe os til at forstå hjernen endnu bedre.

”Disse patienter er sundere og raskere end almindelige mennesker. I hvert fald, når vi sender dem op. Men når de kommer tilbage, er der sket noget med deres hjerner,” siger hun.

Hun taler om astronauterne. De er superraske patienter, der udsættes for et alt andet end normalt miljø, og det gør dem til en særlig god case for at forstå hjernens funktioner.

Astronaut-hjernen ligner patienter med sjælden lidelse

Når de er tilbage her på Jorden, udvikler nogle af astronauterne symptomer, der ligner sygdomsbilledet hos patienter med en relativt sjælden hovedpinesygdom, der er karakteriseret ved forhøjet væsketryk i kraniet.

De udvikler også symptomer, som de deler patienter med vand i hovedet men med normalt tryk.  Her ser man en generel svækkelse af hele hjernen, hvilket kan føre til demens, gangproblemer og ufrivillig vandladning eller afføring.

Men modsat astronauter er lidelserne ofte medfødt hos patienter eller årsagen forbliver ukendt, og derfor kan man kun symptombehandle.

”Her kan vi måske lære noget af astronauterne. De er med overvejende sandsynlighed ikke født med sygdommene, og selvom de fleste bedres efter de kommer tilbage på Jorden, er det ikke alle, der er lige heldige. Indsigten så ny, at vi endnu ikke har langtidsopfølgninger på astronauterne, men i nogle tilfælde bliver det kronisk. Hvis vi kan gennemskue mekanismerne for, hvordan disse forstyrrelser udvikles, så kan denne viden overføres til gavn for patienter. På den måde er rummedicin ikke blot med til at sikre rummissioner, men gavner også os her på jorden,” siger Lonnie Grove Petersen.

Længere rummissioner er farlige for hjernen

Engang opholdte astronauterne sig kun i rummet en uge af gangen, og dengang fandt forskerne ikke nogen faresignaler. Det skete først, da standardmissionen for en rumrejse kom op mod de 6 til 12 måneder, de varer i dag.

”De første symptomer, vi så, var synsændringer. Nærsynet var dårligere, og de mistede evnen til at stille skarpt. Det er afgørende både for den enkelte astronaut, men også for hele missionens succes, at de for eksempel kan aflæse instrumenter og de instrukser, de får. Derfor har store dele af det videnskabelige samfund brugt lang tid på at undersøge, hvad der sker med øjnene,” siger hun.

NASA, ESA og andre rumagenturer har grundigt undersøgt astronauter på bagsiden af øjnene og konstateret, at ændringer i øjets struktur har ført til hævelser på synsnerven.

”Det viser sig, at astronauter udvikler en slags ødem bagerst i øjet og hævelser på synsnerven. Det ligner lidt de ændringer, vi ser hos patienter med forhøjet væskeophobning eller tryk i hjernen. Men det er vigtigt at nævne, at vi ikke ved, hvad ændringerne helt konkret kommer til at betyde for astronauterne på sigt. Det kan være ændringer, der er opstået i forbindelse med, at kroppen har forsøgt at tilpasse sig rummiljøet,” siger hun.

Kan have stor betydning for fremtidige rumrejser

De sidste ti år har Lonnie Grove Petersen og hendes gruppe forsket i, hvad der forårsager symptomerne. Og jagten på en forklaring har ført dem på sporet af en af hjernens helt grundlæggende funktioner: trykreguleringsmekanismen.

”I rummet sker der det, at trykket bliver det samme i hele i kroppen. Det betyder, at der relativt set kommer mere blod i hjertet og muligvis også i hovedet og større fyldning i hovedet, og det ændrer muligvis det på trykforholdene inde i hjernen. Modsat på Jorden, hvor tyngdekraften trækker blodet væk fra hovedet og ned mod fødderne. Derfor er en af de første oplevelser, astronauter har i vægtløs tilstand, en følelse af overvældende flow af blod til hovedet. Det føles som at hænge med hovedet ned ad på klatrestativet på legepladsen,” siger hun.

Trykreguleringsmekanismen er afgørende for, at hjernen bliver på sin plads, og for at blod- og hjernevæskecirkulationen holdes i gang.

”Vi har lavet forsøg med patienter, der under parabolflyvninger (kortvarig vægtløshed ombord på fly, red.) har haft et kateter i hjernen for at se, hvad der sker med trykket i hjernen. Vi fandt ikke en massiv trykstigning. Vi har derfor formuleret en teori om, at den generelle ligelige fordeling af blod og væske fører til et lille men konstant pres på hjernen, og over længere tid påvirker det vandcirkulationen,” siger hun.

”Når vi er her på jorden, så bruger vi det meste af vores tid i stående eller siddende stilling og lægger os ned om natten – det giver anledning til en døgnvariation i hjernens tryk, men det har astronauterne ikke, fordi de er vægtløse hele tiden. De kan så at sige ikke ”rejse sig op” i vægtløshed,” forklarer Lonnie Grove Petersen.

Derfor er forskerne begyndt at lave hjernescanninger på astronauter før og efter rumrejser. Her kan man se, at hulrummene i hjernen, der holder på cerespinalvæsken (hjernevæsken), bliver større.

Lonnie Grove Petersen forklarer, at det tyder på, at der er kommet mere væske i hjernen efter rumrejsen. Det ser også ud til, at hjernen rykker sig lidt rundt inde i kraniet og flytter sig op ad. Det kan trykke nå nogle af de områder, hvor hjernevæsken bliver absorberet ud af hjernen igen.

”Hvis det er rigtigt, at vægtløshed fører til ændret trykregulering og vandcirkulation i hjernen, og at dette er årsagen til synsændringerne, så betyder det samtidig, at hjernen er afhængig af tyngdekraft for at fungere normalt. Det vidste vi ikke før, og det kan have stor betydning for fremtidige rumrejser,” siger hun.

Kontakt:

Dr. Lonnie Grove Petersen MD. PhD
+1 858 263 6365
lonnie@sund.ku.dk