Nach Monaten im All: Schwerelosigkeit verschiebt das Gehirn im Kopf

Der Aufenthalt im Weltraum gilt seit Langem als Belastung für das menschliche Gehirn. Der Hirndruck steigt, bei einigen Astronauten verschlechtert sich das Sehvermögen. Ohne die Anziehungskraft der Erde leidet der Gleichgewichtssinn, hinzu kommt die dauerhafte Belastung durch kosmische Strahlung, die DNA schädigen kann. Mit Blick auf künftige Langzeitmissionen, etwa zum Mars, rücken mögliche Folgen für Gesundheit und Leistungsfähigkeit immer stärker in den Fokus.

Eine neue Untersuchung wählt einen ungewöhnlich direkten Zugang. Statt sich auf Symptome zu beschränken, betrachtet sie die Anatomie selbst. Ein Forschungsteam um Rachel Seidler von der University of Florida analysierte, wie sich Lage und Form des Gehirns im Schädel nach einem Raumflug verändern. Die Ergebnisse erschienen in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Wie sich das Gehirn im Weltraum im Schädel verschiebt

Grundlage der Analyse waren MRT-Aufnahmen von 26 Astronauten vor und nach ihren Missionen zur Internationalen Raumstation. Ergänzt wurden sie durch Daten von 24 gesunden Erwachsenen, die 60 Tage in Kopf-Tieflage verbringen mussten. Diese sechs Grad geneigte Lagerung gilt als etabliertes Modell, um die Flüssigkeitsverschiebungen der Schwerelosigkeit am Boden nachzuahmen.

In beiden Gruppen veränderte sich die Position des Gehirns. Doch bei Astronauten fiel der Effekt deutlich stärker aus. Das Gehirn wanderte im Schädel nach oben und nach hinten. Zusätzlich zeigte sich eine leichte Rückwärtsrotation. Je länger der Aufenthalt im All dauerte, desto ausgeprägter waren diese Verschiebungen.

Millimeter mit Wirkung auf Bewegung und Balance

Besonders deutlich reagierte der supplementär-motorische Kortex. Dieses Areal koordiniert Bewegungsabläufe. Bei Astronauten mit einjährigen Missionen verschob sich dieser Bereich im Mittel um 2,52 Millimeter nach oben. Für ein Organ, das in einem engen knöchernen Raum liegt, ist das eine relevante Veränderung.

Die Bewegung blieb nicht gleichmäßig. Während Teile des Gehirns nach oben gedrückt wurden, kam es an anderen Stellen zu Dehnungen. Oben und hinten zeigte sich eine Kompression, weiter unten eher eine Streckung. Diese ungleichmäßige Verformung betraf auch Regionen, die für Körperwahrnehmung und Gleichgewicht wichtig sind.

Warum das Gehirn im Weltraum das Gleichgewicht beeinflusst

Die strukturellen Veränderungen blieben nicht folgenlos. Astronauten mit stärkeren Verschiebungen hatten nach der Rückkehr größere Probleme, stabil zu stehen. Tests zur Balance und Koordination fielen schlechter aus. Besonders auffällig war der Zusammenhang mit Verschiebungen der hinteren Insula, einer Region, die Signale aus dem Körperinneren verarbeitet.

Die Autoren formulieren das vorsichtig, aber klar: „Wir zeigen umfassende Veränderungen der Gehirnposition innerhalb des Schädels nach Raumflügen und in einer Vergleichsumgebung. Diese Ergebnisse sind entscheidend für das Verständnis der Auswirkungen von Raumflügen auf das menschliche Gehirn und Verhalten.“

Rückbildung ja – vollständige Normalisierung nicht sicher

Nach der Rückkehr auf die Erde beginnt eine langsame Erholung. Innerhalb von etwa sechs Monaten bildeten sich viele Veränderungen zurück, vor allem in der vertikalen Richtung. Dennoch verschwanden nicht alle Effekte vollständig. Einige Deformationen blieben auch nach Monaten bestehen.

Was das langfristig bedeutet, ist noch offen. „Die gesundheitlichen und leistungsbezogenen Folgen dieser raumflugbedingten Gehirnverschiebungen und -verformungen müssen weiter untersucht werden, um den Weg für eine sicherere bemannte Raumfahrt zu ebnen“, schreiben die Studienautoren. Gerade bei Missionen mit jahrelanger Dauer gewinnt diese Frage an Gewicht.

Kurz zusammengefasst:

• Raumflüge verändern die Lage und Form des Gehirns messbar: In der Schwerelosigkeit wandert es im Schädel nach oben und hinten und wird regional gedehnt oder zusammengedrückt.
• Besonders betroffen sind Areale für Bewegung und Körperwahrnehmung; stärkere Verschiebungen gehen mit spürbaren Problemen beim Gleichgewicht nach der Rückkehr zur Erde einher.
• Viele Veränderungen bilden sich innerhalb von rund sechs Monaten zurück, einige bleiben bestehen – ein wichtiger Befund für die medizinische Vorbereitung langer Missionen.

Übrigens: Auf der ISS steuert erstmals eine KI den Roboter Astrobee selbstständig durch die Module – effizienter, energiesparender und ohne Eingriffe von der Erde oder der Crew. Ein Experiment der Stanford University zeigt, wie autonome Helfer den Alltag im All verändern könnten. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © NASA Headquarters / (NASA/Bill Ingalls) via Wikimedia unter Public Domain