Worden de hersenen van astronauten groter in de ruimte? Het antwoord kan worden gevonden in 10 kleine containers met menselijke hersencellen aan boord van een SpaceX-ruimtevaartuig dat op 5 december zal worden gelanceerd voor een reis van 16 maanden naar het internationale ruimtestation als onderdeel van een gezamenlijk project tussen UCLA en de NASA Ames Research Centrum.

Astronauten op langdurige ruimtemissies ontwikkelen vaak "intracraniële hypertensie, " of hoge druk in de schedel, zei Araceli Espinosa-Jeffrey, een neurochemicus bij het onderzoekscentrum voor intellectuele en ontwikkelingsstoornissen van de UCLA in het Jane and Terry Semel Institute for Neuroscience and Human Behaviour. Espinosa-Jeffrey leidt het experiment dat zal meten hoe deze cellen zich gedragen in een microzwaartekrachtomgeving.

De slecht begrepen toestand, voor het eerst waargenomen in 2005, veroorzaakt hoofdpijn en veranderingen in het gezichtsvermogen als gevolg van druk op de oogbollen, Espinosa-Jeffrey zei. De symptomen, die soms aanhielden nadat astronauten naar huis waren teruggekeerd, zou een potentieel probleem vormen voor een jarenlange ruimtereis, zoals een missie naar Mars.

Sommige wetenschappers denken dat de gewichtloze omgeving verschuivingen veroorzaakt in de beschermende vloeistof rond de hersenen en het ruggenmerg. Espinosa-Jeffrey heeft een andere theorie:microzwaartekracht zet bepaalde hersencellen in overdrive, waardoor ze zich vermenigvuldigen en vetzuren afscheiden met een snelheid die op aarde niet wordt gezien. Met andere woorden, astronauten keren naar huis terug met meer hersencellen dan toen ze vertrokken.

"We hebben bewijs dat gesimuleerde gewichtloosheid in het laboratorium het aantal neurale stamcellen verhoogt en de cellen die myeline maken, "Zei Espinosa-Jeffrey. "Nu, we willen de impact van echte microzwaartekracht in de ruimte op de celcyclus vaststellen."

Hoe microzwaartekracht onze cellen beïnvloedt

Al 35 jaar, Espinosa-Jeffrey heeft oligodendrocyten bestudeerd, een type hersencel die myeline vormt, de beschermende coating voor zenuwcellen die de snelle verplaatsing van elektrische impulsen ondersteunt. Bij hersentrauma en bepaalde ziekten, zoals multiple sclerose, myeline wordt vernietigd of verstoord, arbeidsongeschiktheid tot gevolg.

Maar wat als cellen die myeline maken kunnen worden getransplanteerd in patiënten, het vervangen van de myeline die ze door ziekte verloren hebben? In eerder onderzoek is Espinosa-Jeffrey en wijlen Jean de Vellis, die neurobioloog was aan het Semel Instituut, toonden een veelbelovende vroege stap aan:onrijpe oligodendrocyten die in dieren werden getransplanteerd, werden onderdeel van het centrale zenuwstelsel van de gastheerdieren.

Espinosa-Jeffrey en de Vellis ontdekten dat als ze onrijpe oligodendrocyten blootstelden aan gesimuleerde microzwaartekracht in het laboratorium, deze "geprimede" cellen rijpten, sneller geprolifereerde en uitgescheiden vetzuren dan niet-geprimede cellen, suggereert een methode voor het produceren van gezonde cellen in hoeveelheden die groot genoeg zijn voor transplantatie.

Ter voorbereiding op haar nieuwe experiment, Espinosa-Jeffrey heeft haar in het laboratorium gekweekte cellen overgehaald om in de ruimte te gedijen zonder de regelmatige zorg van onderzoekers die ze terug zouden krijgen op aarde. Met de juiste voorwaarden, de cellen kunnen meer dan 52 dagen duren, ongeveer de tijd die nodig is om naar het ruimtestation en terug te reizen.

Bij het neerstorten in de Stille Oceaan, Espinosa-Jeffrey en haar studenten zullen de cellen verzamelen en in een "welkom kweekmedium" plaatsen dat alle noodzakelijke voedingsstoffen zal bieden om te herstellen van de impact van de landing en de vijf weken in de ruimte.

"De afwezigheid van zwaartekracht biedt een unieke kans om nieuwe inzichten te krijgen in basale neurale biologie en functie, "Zei Espinosa-Jeffrey. "Ik geloof dat onze cellen in microzwaartekracht moleculen kunnen produceren die niet mogelijk zijn bij normale zwaartekracht."