Cerebros en el espacio: los daños de la microgravedad y la radiación cósmica en el cerebro

El 70 % de los astronautas padecerá el síndrome neuro-ocular asociado a los viajes espaciales. Nuestro cerebro evolucionó para funcionar bajo la gravedad terrestre y no está preparado para enfrentar el vacío flotante e iónico del espacio. Ante la posibilidad de futuras misiones a la Luna y Marte, es fundamental comprender los efectos que estas condiciones extremas pueden tener sobre el cerebro, así como las estrategias para protegerlo. Aquí te contamos cuáles son esos efectos y qué se está haciendo para mitigar el daño cerebral en el espacio.

Astronauta experimentando SANS

Un artículo reciente recopiló información de múltiples estudios sobre el impacto de los viajes espaciales en el sistema nervioso. En el futuro próximo, se planean numerosas misiones a la Luna e incluso a Marte, lo que implica exposiciones prolongadas a microgravedad y radiación cósmica. Por ello, es urgente investigar a fondo cómo estas condiciones afectan al cerebro durante periodos prolongados.

En un famoso estudio de la NASA, se analizaron dos gemelos: uno viajó al espacio durante un año, mientras el otro permaneció en la Tierra. Los resultados mostraron un deterioro cognitivo en el gemelo astronauta, en comparación con su hermano terrestre. El éxito de las misiones espaciales no depende únicamente de la ingeniería de última generación, sino también del óptimo funcionamiento cognitivo de los astronautas. Por eso, minimizar los efectos adversos en la salud cerebral será clave para el éxito de las exploraciones espaciales.

Microgravedad y su impacto en el cerebro

No es necesario viajar al espacio para experimentar la microgravedad, una experiencia similar es la que tenemos en la caída libre, como en la caída de una montaña rusa, al saltar a un río, o al flotar en una piscina, no obstante estas sensaciones duran segundos; en el espacio la microgravedad es continua imaginense vivir asi por meses o años.

No es necesario viajar al espacio para experimentar la microgravedad. Una sensación similar la tenemos en caída libre, en la bajada de una montaña rusa, al saltar a un río o al flotar en una piscina, pero esas experiencias duran segundos. En el espacio, sin embargo, la microgravedad es continua: imagínense vivir así durante meses o años.

Para estudiar los efectos de la microgravedad, se combinan datos de misiones espaciales con protocolos que simulan la microgravedad en la Tierra. En este entorno, los líquidos corporales tienden a desplazarse hacia la cabeza. El líquido cefalorraquídeo puede expandir los ventrículos cerebrales hasta un 25 %, aumentando la presión intracraneal e inflamando el nervio óptico, lo que origina el Síndrome Neuro-Oftálmico Asociado al Vuelo Espacial (SANS).

Los otolitos, encargados de detectar la posición de la cabeza, se vuelven ineficaces, lo que desestabiliza el sistema vestibular y genera dificultades en la locomoción. Para compensar, el cerebro incrementa la materia gris en áreas somatosensoriales y motoras; afortunadamente, estos cambios parecen ser reversibles tras el regreso a la Tierra.

El vuelo espacial exige operar en un entorno tridimensional, lo que modifica la representación espacial en el cerebro y obliga a desarrollar nuevas estrategias de orientación. Estudios han encontrado una menor conectividad en el giro occipital superior y el precuneus, junto con un refuerzo de los circuitos visomotores. También se han observado cambios en el núcleo caudado y el volumen del ventrículo lateral izquierdo, relacionados con el control postural y el rendimiento motor.

Tras el regreso a la Tierra, la readaptación sensoriomotora depende de factores genéticos y conductuales. Actualmente, las contramedidas se enfocan principalmente en prevenir la atrofia muscular y ósea, pero es crucial incluir protocolos para mitigar los cambios cerebrales causados por la microgravedad. Algunas propuestas incluyen el uso de presión negativa en las extremidades, gravedad artificial, antioxidantes, vitaminas, entrenamiento cognitivo, realidad aumentada y rehabilitación.

Radiación cósmica: el enemigo invisible

En la Tierra, estamos protegidos por la atmósfera de la poderosa radiación solar y cósmica. Pero en el espacio, los astronautas están expuestos a un cóctel de partículas altamente energéticas, compuesto principalmente por protones, núcleos de helio y partículas pesadas. Estas últimas consideradas por la NASA como un riesgo crítico para la salud.

Se estima que en un trayecto a Marte, entre el 2 % y el 13 % de las neuronas en regiones clave como los ganglios basales, el tálamo y el hipocampo podrían verse afectadas por partículas pesadas. Sabemos, a partir de estudios en pacientes que reciben radioterapia craneal, que dosis elevadas de radiación pueden provocar deterioro cognitivo comparable al Alzheimer, siendo el hipocampo particularmente vulnerable.

En modelos animales, los roedores irradiados con iones pesados muestran daño al ADN, muerte neuronal, neuroinflamación, pérdida de células progenitoras, disminución de la ramificación dendrítica y una barrera hematoencefálica comprometida. Estos efectos se traducen en déficits de memoria y aprendizaje. Curiosamente, las hembras presentan mayor resistencia, mientras que los individuos de mayor edad son más susceptibles.

Garantizar la salud cerebral en misiones de larga duración requiere avanzar en la investigación sobre los efectos de la radiación y en estrategias para mitigarlos. Algunas soluciones en estudio incluyen materiales de blindaje avanzados y fármacos neuroprotectores.

Contramedidas y soluciones en marcha

Para proteger el sistema nervioso central, la NASA lidera el proyecto Combined Behavioral Stressors (CBS), que busca identificar biomarcadores clave (moleculares, conductuales y de neuroimagen) para el monitoreo y la detección temprana de alteraciones. En cuanto a la radiación, se investigan nuevos materiales de alta densidad para blindaje y fármacos neuroprotectores, como antioxidantes y moduladores del estrés oxidativo.

El ejercicio adaptado, especialmente las rutinas resistivas de baja carga, ayuda a redistribuir los líquidos corporales y mantener la función sensoriomotora. Tecnologías emergentes, como el EEG portátil y el fNIRS validados para microgravedad, permiten una monitorización continua de la actividad cerebral. Además, estudios preliminares sugieren que ciertos compuestos antiinflamatorios podrían complementar la protección farmacológica.

Mirando al futuro

El futuro exige ensayos que combinen simultáneamente microgravedad y radiación en modelos experimentales más complejos, incluyendo primates no humanos para mejorar la validez traslacional de los resultados. Estos estudios serán fundamentales no solo para misiones a Marte, sino también ante el creciente interés por el turismo espacial, donde civiles estarán expuestos a condiciones similares.

Superar estos desafíos permitirá profundizar en el conocimiento sobre la plasticidad cerebral y garantizar la seguridad de quienes se aventuran más allá de la órbita terrestre. Nuestro cerebro es tan sorprendente, que tiene una capacidad de adaptación extraordinaria, incluso frente a los entornos más extremos que antes solo eran un sueño de la ciencia ficción.

Where do body fluids shift in microgravity, and what consequences does this have for the brain?

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• A. Toward the limbs; it increases muscle fatigue.
• B. Toward the head; expands the ventricles.
• C. They distribute evenly; there are no noticeable effects.

Palabras clave y definiciones

1. Microgravedad Fuerza de gravedad extremadamente baja que se experimenta en órbita; provoca sensación de ingravidez continua y altera la distribución de fluidos y señales sensoriomotoras en el cuerpo.

2. Radiación cósmica Radiación energética proveniente del espacio exterior, compuesta por protones, núcleos de helio y partículas pesadas (HZE), capaz de dañar células y tejidos al atravesarlos.

3. Síndrome neuro-ocular asociado al vuelo espacial (SANS) Conjunto de cambios oculares y visuales (edema de disco óptico, pliegues coroideos, aplanamiento del globo) que afecta a ~70 % de astronautas en misiones largas, vinculado a desplazamientos de fluidos intracraneales.

4. Líquido cefalorraquídeo (LCR) Fluido que baña el cerebro y la médula espinal, importante para amortiguar impactos y transportar nutrientes; su redistribución en microgravedad puede aumentar la presión intracraneal.

5. Otolitos Pequeños cristales de carbonato de calcio en el oído interno que detectan la posición de la cabeza y el equilibrio; en microgravedad pierden parte de su función, provocando desorientación.

6. Sistema vestibular Conjunto de estructuras en el oído interno que regula el equilibrio y la orientación espacial; su alteración en gravedad cero puede generar mareos y problemas de locomoción.

7. Materia gris Región cerebral formada principalmente por cuerpos neuronales; cambios en su volumen en áreas sensoriomotoras reflejan adaptaciones del cerebro a nuevos estímulos.

8. Conectividad cerebral Nivel de comunicación funcional o estructural entre distintas regiones del cerebro (p. ej., giro occipital superior o precuneus); sus variaciones indican reorganización de redes neuronales.

9. Radioterapia craneal Tratamiento que aplica radiación al cráneo para combatir tumores; sirve como modelo terrestre para estudiar efectos cognitivos de la radiación, aunque difiere del ambiente espacial.

10. Neuroinflamación Respuesta defensiva del sistema nervioso que implica la activación de células inmunitarias (microglía) y liberación de mediadores inflamatorios; puede derivar en daño neuronal.

11. Barrera hematoencefálica Capa de células que protege al cerebro filtrando sustancias de la sangre; su compromiso facilita la entrada de toxinas y células inmunitarias, afectando la salud neuronal.

12. Biomarcadores Indicadores medibles (moleculares, conductuales o de neuroimagen) que reflejan el estado de salud o enfermedad del cerebro, esenciales para monitorear y detectar cambios antes de que sean clínicamente evidentes.

13. EEG (electroencefalografía) Técnica que registra la actividad eléctrica del cerebro mediante electrodos en el cuero cabelludo; portátil y apta para su uso en microgravedad.

14. fNIRS (espectroscopía funcional en el infrarrojo cercano) Método que mide cambios en el flujo sanguíneo cerebral usando luz infrarroja; ligero y recientemente probado en la Estación Espacial Internacional para estudiar la función cerebral en vuelo.

    
    

Referencia:

Wuyts, F.L., Deblieck, C., Vandevoorde, C. et al. Brains in space: impact of microgravity and cosmic radiation on the CNS during space exploration. Nat. Rev. Neurosci. (2025). https://doi.org/10.1038/s41583-025-00923-4