MICROGRAVEDAD

Microgravedad en una cama

El organismo humano es un blandengue cuando se desconecta de la gravedad terrestre. La microgravedad del medio espacial pasa factura al organismo y a la mente humana. Pero también ofrece increíbles y nuevas oportunidades para comprender mejor la fisiología de la inactividad física, algunas enfermedades y sus posibles tratamientos, y el envejecimiento humano. El estudio de la microgravedad es un paso más hacia la colonización espacial. De momento ya se habla de permanencias largas en la Estación Espacial Internacional, del regreso a la Luna, quizás en 2010, y del viaje tripulado a Marte, previsto para mayo de 2018. ¡Hay que ir preparándose!

Se pasan el día tumbados en la cama, ociosos, sin apenas hacer nada. Puede parecer una bicoca, pero no lo es. Lo están pasando mal, muy mal. "Me siento mareado, tengo vértigo, me duelen los huesos y la espalda, pero me están atendiendo estupendamente", confiesa Frank, un voluntario. Lleva así un mes ya. Sabe que las primeras semanas son las peores. Y aún le quedan otros sesenta días.

En total son catorce voluntarios, todos europeos, hombres adultos, sanos y muy, muy motivados. Han aceptado pasar tres meses yaciendo indolentemente en una cama, sin poder sentarse ni mucho menos poner un pie en el suelo. ¡De eso ni hablar! Se han comprometido formalmente a ello ante más de 80 investigadores de disciplinas distintas, que no les quitan ojo ni de día ni de noche.

La finalidad de este estudio es examinar con detalle los cambios que atosigan el cuerpo humano durante un largo periodo de actividad física reducida, sometido además a una situación de confinamiento y de supervisión general. Con este "tormento" se pretende simular los cambios que sufriría el organismo de un astronauta tras una larga permanencia en el espacio. Esta experiencia científica presta una atención principal a la afectación de la estructura ósea y la función muscular, pero también extiende sus intereses al estudio de las funciones del sistema cardiovascular y respiratorio en inactividad, la irrigación de las extremidades inferiores y la hemodinámica en largas permanencias en cama, la regulación neuroendocrina de la producción de orina y el riesgo de formación de cálculos renales, los cambios en el ciclo sueño-vigilia, las medidas para prevenir y tratar el dolor de espalda en pacientes encamados y el comportamiento psicológico en situaciones de vigilancia y confinamiento.


Vivir tumbados

Recogiendo la experiencia de estudios previos, se decidió que la cabecera de la cama sobre la que yacen permanentemente los voluntarios esté inclinada 6 grados negativos, para que así la cabeza del voluntario esté siempre a un nivel más bajo que los pies. Esta posición es la que mejor simula los efectos de la microgravedad en el espacio. Así tumbados, comen, se lavan, leen o "van al lavabo". En el curso de los tres meses que dura la prueba, son mareados con numerosas pruebas físicas (resonancia magnética y densiometrías óseas), biopsias musculares y todo tipo de análisis de muestras biológicas.

Todos los voluntarios seleccionados son personas psicológicamente fuertes y estables, sin embargo, la restricción de movimientos unida al confinamiento representa una "carga mental", cuya interpretación y evolución es vigilada por un equipo de psicólogos prestos a intervenir psicoterapéuticamente en caso necesario.

El estudio se realiza en dos tandas de cuatro meses cada una. El primer periodo se desarrolló entre agosto y diciembre de 2001. La segunda fase ha empezado en marzo y termina en julio. La experiencia en sí misma dura tres meses, a los que hay que sumar quince días de preparación y quince días más de recuperación. Los 28 participantes han sido distribuidos en tres grupos. Un grupo "sólo cama" permanecerá sumido en el lecho sin intervención alguna y servirá de referencia o control; el segundo grupo, "cama-ejercicio", seguirá un programa de ejercicios físicos tres veces a la semana (siempre en posición horizontal) con el fin de evitar la pérdida de masa muscular; el tercer grupo, "cama-fármaco", recibirá medicación para estabilizar la pérdida de tejido óseo.

Se trata de un proyecto de investigación conjunto entre la Agencia Espacial Europea (ESA), la Agencia Espacial Francesa (CNES), y la Agencia Espacial Japonesa (NASDA). Se realiza en la Clínica Espacial de la CNES -el centro MEDES-, cerca de la ciudad francesa de Toulouse.


Los achaques del astronauta

Las largas estancias en condiciones de microgravedad afectan a la salud y al rendimiento de los astronautas. Los huesos del cuerpo humano se debilitan, los fluidos ascienden a la parte superior del cuerpo, los ritmos diarios se alteran y la persona sufre mareos, desorientación y pérdida del equilibrio, entre otros síntomas igualmente molestos. El organismo humano se adapta relativamente bien a algunos de estos inconvenientes; en cambio, otros trastornos se agravan con el tiempo.

Huesos frágiles y músculos atrofiados. La descalcificación de los huesos es uno de los problemas más serios a los que deben enfrentarse los astronautas. Por cada mes de viaje espacial, se registra una pérdida del 1-2% de la masa ósea. Se desconoce qué ocurre con permanencias superiores a un año, pero de mantenerse esa misma proporción, por ejemplo, en una misión a Marte que ocupara dos años, los astronautas perderían la cuarta parte de su masa ósea. Unos huesos resultan más afectados que otros. La mitad inferior del cuerpo es la más perjudicada. Se pierde masa ósea de las piernas, las vértebras inferiores, los huesos de la cadera y el cuello del fémur. Ante la falta de exigencia física y de rendimiento muscular, los huesos liberan calcio a destajo, se debilitan y se vuelven muy frágiles. El nivel de calcio sanguíneo sube ostentosamente. Por eso, los astronautas presentan un riesgo mayor de cálculos renales o calcificaciones en los tejidos blandos. Como dato curioso, se observa que los astronautas regresan a la Tierra algo más altos. Miden unos cuantos centímetros más de estatura debido a la expansión (descompresión) de los discos de la columna vertebral. Pero esta ganancia suele acarrear dolores de espalda. Por otro lado, los músculos se atrofian rápidamente porque el cuerpo percibe que no los necesita. Los músculos de la cadera y la columna, que contribuyen al mantenimiento de la postura y a la estabilidad, resultan innecesarios en el espacio, por lo que llegan a perder el 20% de su masa. La masa muscular puede desaparecer a una tasa del 5% semanal. Esta pérdida se intenta compensar con un par de horas diarias de bicicleta estática. Si bien el ejercicio durante el vuelo mejora la función del músculo, es insuficiente para prevenir el debilitamiento muscular.

Sangre, corazón y fluidos. El funcionamiento del sistema cardiovascular depende estrechamente de la gravedad terrestre. En la Tierra, cuando una persona se levanta, la presión sanguínea en sus pies puede ser de unos 200 mmHg; mientras que en el cerebro es de sólo 60 a 80 mmHg. En el espacio, la presión sanguínea se iguala en todo el cuerpo, con un valor uniforme de unos 100 mmHg. El incremento de presión en la cabeza dispara la alarma. El cerebro interpreta que el cuerpo dispone de demasiada sangre. Como resultado de este error de apreciación, a los dos o tres días de la misión, los astronautas han perdido hacia el 22% de su volumen sanguíneo (de 1 a 1,5 litros de sangre). Al tener menos sangre con la que trabajar, el corazón baja su ritmo de producción y se atrofia.
La uniformidad de la presión sanguínea en todo el organismo facilita también la acumulación de líquidos en el tronco y la cabeza. La expresión de los astronautas cambia y el rostro parece congestionado en el denominado "resfriado espacial".

Desorientación y mareos. La ausencia de una referencia clara sobre el peso de los objetos provoca un desfase entre la información sensorial que proporciona la realidad y el procesamiento cerebral de estas sensaciones. En estas condiciones, el razonamiento es confuso y pueden experimentarse ilusiones ópticas. Para evitar esta desorientación espacial, el interior de la nave espacial se diseña con todo cuidado. El "suelo" se pinta de color oscuro, mientras que el "techo" es de color claro. De todas maneras, en el espacio, abajo es simplemente donde están los pies. También se instalan ventanas, a través de las cuales los astronautas pasan horas y horas contemplando las estrellas.
Dos tercios de los tripulantes del transbordador espacial tienen problemas para mantenerse en pie a su regreso a la Tierra. La microgravedad afecta al sentido del equilibrio. Sin embargo, sorprendentemente, los investigadores descartan cada vez más que sea un trastorno de sistema nervioso central y se decantan más bien por una adaptación del sistema cardiovascular a las condiciones de microgravedad, según un estudio de la Universidad de Texas Southwestern, en Dallas ("The Journal of Physiology"; febrero de 2002). Así, el mareo sería una respuesta a la reducción del volumen sanguíneo circulante. El cerebro sufriría una falta de riego y aparecían el vértigo y los mareos. Sabiendo esto, algunos especialistas en medicina espacial aseguran que el mareo de los astronautas podría prevenirse o tratarse con fármacos, otros sugieren la conveniencia de administrar líquidos salinos, mientras que aún otros recomiendan seguir un programa de ejercicios encaminado a fortalecer el corazón y a aumentar la "flexibilidad" del músculo cardiaco.

Alteraciones del sueño. En la Tierra, el sueño sigue un ritmo circadiano, al compás de la salida y la puesta del Sol. Pero, en el espacio, en un módulo de la Estación Espacial Internacional, por ejemplo, en órbita alrededor de la Tierra, el día se completa en 90 minutos, por lo que se requieren 16 "días" de la Estación para cumplir un día terrestre. Con un sistema de tiempo tan comprimido no es de extrañar que los astronautas presenten muchas dificultades para dormir y alteraciones variadas del sueño.
Estos problemas se están estudiando con registros electroencefalográficos, que determinan la actividad del cerebro, y miogramas faciales, que ofrecen datos de la tensión muscular facial. También se ha estudiado la eficacia de la melatonina (hormona reguladora natural del sueño) como ayuda para conciliar el sueño en el espacio.

Sistema inmune deprimido. Los viajes espaciales debilitan el sistema inmunitario. Los astronautas presentan en su organismo diez veces más virus y bacterias de lo que es habitual en la Tierra. También son más propensos a las infecciones víricas, bacterianas y fúngicas. El espacio reducido en el que se desenvuelve la misión facilita también el contagio entre los tripulantes.
Ahora, una investigación de la NASA ha permitido comprobar que la falta de gravedad resta eficacia a la acción de un tipo de linfocitos, las células T. La ausencia de gravedad obliga a estas células T a mantener una forma redondeada. En presencia de la gravedad, estas células adaptan su forma a los microorganismos que combaten o bien adoptan la configuración que ofrezca más superficie de contacto para unirse o comunicarse con otras células defensoras. Todas estas facultades, cuando la célula es redonda, quedan muy mermadas.

Psicología espacial. La tripulación seleccionada para las misiones espaciales es sometida a duras pruebas de convivencia y relación.
La sensación de vivir encerrado en un espacio pequeño, rodeado siempre de las mismas caras, puede desquiciar al más cuerdo. La convivencia de varias personas, de procedencia a menudo muy diversa, y en un espacio tan reducido, puede producir estrés y ansiedad. Sin embargo, en la mayoría de las ocasiones, el objetivo común es tan intenso, el entrenamiento sufrido reafirma tanto la autoconfianza y las tareas están tan pautadas y ensayadas, que en ausencia de desgracias o emergencias, la vida a bordo suele ser relativamente plácida. Los astronautas, durante sus misiones, refieren poco estrés y aún menos depresión.
Para combatir la soledad y el tedio espacial, los astronautas leen, se entretienen con videojuegos, ven la televisión terrestre o películas grabadas y hablan a menudo con la familia por videoteléfono. La conexión emocional con la Tierra y las decisiones que transmite el control terrestre son elementos básicos para el bienestar psicológico del astronauta, en una larga misión espacial.

Pese a todo, los estudios de microgravedad, en la Tierra y en el espacio, no son algo totalmente nuevo. En órbita alrededor de nuestro planeta, algunas misiones del transbordador espacial fueron especialmente relevantes al anudar la microgravedad con la salud humana. Precisamente, en dos de las misiones más destacadas de investigación microgravitatoria sanitaria, ambas realizadas en 1988, la participación española fue reconocida por todos.


Microgravedad con acento español

¿Nombre de la misión?: Neurolab. ¿Objetivo principal?: Estudiar el desarrollo, las reacciones y el comportamiento del sistema nervioso de los seres vivos durante la permanencia en el espacio en condiciones de microgravedad. ¿Tripulación?: Siete astronautas y 2.000 animales. ¿Motivo especial?: Misión de homenaje a Santiago Ramón y Cajal, premio Nobel de Medicina en 1906, en reconocimiento a su "espeluznante" teoría de la neurona, por la que es reconocido y considerado internacionalmente como el padre de las neurociencias. Como evidencia de la "presencia física" del genio español, a bordo del transbordador viajaban doce preparaciones neurológicas y varios dibujos del científico aragonés.

Durante los 16 días que duró la misión (entre el 17 de abril y el 3 de mayo de 1998), se realizaron 172 experimentos, a 250 kilómetros de la Tierra, en condiciones de microgravedad. El laboratorio era el transbordador Columbia, con una tripulación acompañada por varios miles de animales, como 152 ratas, 18 ratones preñadas, 223 peces, 135 caracoles, 1.514 grillos y decenas de otros insectos de distintos géneros.

Fue la primera vez que dos científicos españoles, Javier De Felipe Oroquieta y Luis Miguel García-Segura, colaboraban con la NASA en la realización de experimentos neurocientíficos. Los dos investigadores españoles, del Instituto de Neurobiología Ramón y Cajal, perteneciente al Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), supervisaron parte de los experimentos dedicados al desarrollo del sistema nervioso central en el espacio. Trabajaron con ratas recién nacidas y de pocos días con el propósito de comprobar cómo las crías desarrollaban su sistema nervioso en situaciones de microgravedad, así como los posibles efectos de la casi ausencia de gravedad sobre el hipotálamo. En las ratas, las conexiones sinápticas se forman durante el primer mes de vida, por lo que se consideró que los dieciséis días que pasaron en el espacio equivalían a varios años de la vida de un ser humano.

Tras la misión, las ratas fueron diseccionadas y enviadas directamente para su estudio al Instituto de Neurobiología Ramón y Cajal, donde los científicos españoles las analizaron. Los resultados del estudio son concluyentes: "Las ratas de una o dos semanas que viajaron al espacio a bordo del Columbia sufren alteraciones irreversibles en su sistema nervioso central" tras analizar que la corteza cerebral y el hipotálamo de tres grupos de ratas. Un mes después del aterrizaje las ratas habían empeorado y su sistema nervioso continuaba inmaduro.


Viaje al futuro en el pasado

La expedición STS-95 de la lanzadera Discovery, entre octubre y noviembre de 1988, fue doblemente especial. Por un lado, porque en ella regresaba al espacio, a sus 77 años, John Glenn, con la especial encomienda de estudiar ciertas cuestiones relacionadas con el envejecimiento humano y posibles tratamientos para determinadas enfermedades humanas graves. Y, por el otro, porque formando parte de tan distinguida tripulación iba el madrileño Pedro Duque, de la Agencia Espacial Europea, el primer español en salir al espacio.

Durante los ocho días que duró la misión, los astronautas realizaron 80 experimentos científicos. El volumen de datos aportados dio trabajo durante todo un año a los investigadores del Marshall Space Flight Center, el principal centro de investigación en cuestiones de microgravedad de la NASA. Y, a finales de enero de 2000, se presentaron los resultados de los experimentos biológicos y de microgravedad en un concurrido simposio.

Un experimento interesante (e incluso trascendente) dado a conocer entonces fue la recomendación terapéutica de tratar los tumores sólidos con fármacos microencapsulados. En el espacio, en condiciones de microgravedad, se estudió un nuevo sistema de microencapsulación, cuyos resultados se aplican ya en los procesos de fabricación terrestres. Otros experiencias desarrolladas entonces a bordo del transbordador también se aplican hoy en la obtención de derivados sanguíneos y en la fabricación de proteínas cristalizadas de alta calidad.


Ahora, sea la hora que sea, hasta el mes de julio de este año, los catorce voluntarios del centro MEDES, cerca de Toulouse, siguen encamados. Comiendo y bebiendo en la cama. Viendo la televisión, leyendo o jugando... en la cama. Pensando, añorando dar un paseo y desesperándose por ir al cine. Siempre en la cama... En la cama, sin poder mirar por la ventana y ver las estrellas. En la cama, sin sentir el mareo de la microgravedad en la boca del estómago. En la cama, sin oír el estruendo del despegue ni la emoción colgada de un hilo del reingreso en la atmósfera. En la cama... Todo sea para una mejor comprensión de la fisiología humana y del tratamiento de enfermos largamente hospitalizados. ¡Ojalá esta experiencia contribuya a mantener la salud de los astronautas en sus largas travesías por el Negro Vacío! Nunca el cielo estuvo tan cerca de la tierra. Nunca la Tierra se acercó tanto al cielo...