La permanenza prolungata sulla Stazione Spaziale Internazionale modifica la distribuzione dei liquidi all’interno del cranio e può produrre cambiamenti misurabili nella struttura e nel funzionamento cerebrale. A documentare questi fenomeni contribuisce Brain-DTI, il programma di ricerca sostenuto dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA), al quale è dedicata una comunicazione scientifica pubblicata il 30 ottobre 2026.
Il progetto utilizza la risonanza magnetica per confrontare le condizioni del cervello prima e dopo le missioni orbitali, cercando di comprendere quali modificazioni rappresentino adattamenti reversibili e quali possano persistere nel tempo.
Gli effetti della permanenza nello spazio sul cervello interessano direttamente la sicurezza degli astronauti, soprattutto in previsione di missioni verso Marte, quando l’esposizione alla microgravità sarà prolungata e le possibilità di assistenza medica saranno limitate.
Una ricerca che ha raccolto dati su circa 50 astronauti e cosmonauti
Brain-DTI è coordinato scientificamente da Floris Wuyts, professore dell’Università di Anversa, nell’ambito di una collaborazione internazionale che coinvolge istituzioni europee e agenzie spaziali.
Secondo i dati comunicati dall’ESA, dal 2013 sono state raccolte risonanze magnetiche cerebrali di circa 50 astronauti e cosmonauti. Si tratta del più ampio programma di neuroimaging realizzato finora nell’ambito del volo spaziale umano.
Il numero dei partecipanti rappresenta un risultato significativo per la medicina spaziale, dove le dimensioni dei campioni sono inevitabilmente ridotte. Non tutti i soggetti, tuttavia, appartengono necessariamente alle medesime analisi scientifiche: le singole pubblicazioni utilizzano sottogruppi differenti, selezionati in funzione degli esami disponibili e delle domande sperimentali.
L’approccio è longitudinale. I ricercatori acquisiscono immagini cerebrali prima della partenza, poco dopo il rientro e, quando previsto dal protocollo, a distanza di diversi mesi.
Il confronto permette di individuare cambiamenti associati alla missione e di seguirne l’evoluzione durante il recupero della normale esposizione alla gravità terrestre.
Come la microgravità modifica l’equilibrio e l’organizzazione cerebrale
Uno dei principali effetti della permanenza nello spazio sul cervello riguarda l’elaborazione delle informazioni sensoriali.
Sulla Terra, il sistema vestibolare dell’orecchio interno contribuisce a riconoscere la posizione del corpo rispetto alla gravità. In orbita, questo riferimento cambia radicalmente. Il cervello deve rielaborare le informazioni provenienti dalla vista, dai muscoli e dagli organi dell’equilibrio.
Nelle prime fasi della missione possono comparire disorientamento spaziale, nausea e difficoltà di coordinazione. Progressivamente, il sistema nervoso si adatta alle nuove condizioni.
Il processo viene studiato attraverso il concetto di neuroplasticità, cioè la capacità del cervello di modificare la propria organizzazione funzionale e strutturale in risposta alle esperienze.
Gli adattamenti osservati non devono essere automaticamente interpretati come lesioni. Una modificazione delle connessioni cerebrali può rappresentare una risposta funzionale al nuovo ambiente, mentre altre alterazioni richiedono una valutazione clinica più approfondita.
Risonanza magnetica e diffusione dell’acqua: le tecniche utilizzate
Brain-DTI impiega diverse modalità di risonanza magnetica, ciascuna destinata a indagare caratteristiche differenti del sistema nervoso.
La Diffusion Tensor Imaging (DTI) analizza la diffusione delle molecole d’acqua nei tessuti cerebrali. Poiché il movimento dell’acqua è influenzato dall’organizzazione delle fibre nervose, la tecnica consente di ricavare informazioni indirette sulla microstruttura della sostanza bianca, che collega diverse regioni del cervello.
La risonanza magnetica funzionale a riposo, denominata rs-fMRI, esamina invece le variazioni del segnale legato all’ossigenazione del sangue. Attraverso queste misurazioni i ricercatori studiano la connettività funzionale, individuando regioni cerebrali che mostrano attività temporalmente correlate.
Le immagini anatomiche permettono infine di misurare eventuali spostamenti del cervello, variazioni di volume dei ventricoli cerebrali e redistribuzione del liquido cerebrospinale.
L’Università di Anversa documenta anche l’impiego di sequenze funzionali durante l’esecuzione di compiti specifici. La combinazione delle tecniche permette di confrontare le modificazioni anatomiche con quelle funzionali, senza presumere che ogni variazione nelle immagini corrisponda a un peggioramento delle capacità cognitive.
I risultati scientifici: sostanza bianca e redistribuzione dei liquidi
Le pubblicazioni collegate a Brain-DTI hanno già individuato cambiamenti cerebrali misurabili dopo missioni di lunga durata.
Uno studio pubblicato nel 2022, basato su 12 cosmonauti rimasti mediamente sei mesi sulla Stazione Spaziale Internazionale, ha documentato modificazioni microstrutturali in diversi fasci di sostanza bianca, compresi il corpo calloso e alcuni circuiti coinvolti nelle funzioni motorie.
Le risonanze erano state effettuate prima del volo, circa dieci giorni dopo il rientro e a un controllo successivo, approssimativamente sette mesi dopo la missione.
Un ulteriore contributo è arrivato nel gennaio 2026 dalla rivista scientifica Experimental Physiology, con uno studio dedicato alle relazioni fra cervello, liquido cerebrospinale e strutture oculari.
L’analisi principale ha considerato 13 cosmonauti maschi, impegnati in missioni della durata media di circa 185 giorni, confrontandoli con 15 partecipanti di controllo rimasti sulla Terra. Sono stati inoltre esaminati dati di un piccolo gruppo di astronauti ESA.
Le immagini, acquisite mediante risonanza magnetica a 3 Tesla, hanno consentito di misurare le modificazioni anatomiche del sistema cranio-oculare.
I ricercatori hanno osservato un aumento del volume delle guaine dei nervi ottici e un allungamento degli stessi nervi dopo il volo. Le variazioni del globo oculare mostravano inoltre associazioni con l’espansione del terzo ventricolo cerebrale.
Questi risultati contribuiscono alla comprensione degli effetti della permanenza nello spazio sul cervello, ma non dimostrano da soli un rapporto causale diretto fra tutte le alterazioni osservate. Restano da chiarire i meccanismi che regolano la distribuzione dei liquidi nei diversi compartimenti cranici.
Il collegamento con i problemi visivi degli astronauti
Una delle questioni mediche più rilevanti riguarda la sindrome neuro-oculare associata al volo spaziale, conosciuta con l’acronimo SANS.
La condizione può manifestarsi durante missioni prolungate attraverso modificazioni della struttura dell’occhio e, in alcuni casi, alterazioni della vista.
Tra le ipotesi studiate compare il ruolo dello spostamento dei liquidi corporei verso la testa, favorito dall’assenza del normale gradiente gravitazionale.
L’aumento della pressione intracranica era stato inizialmente considerato una possibile spiegazione generale. Le ricerche successive hanno però evidenziato un quadro più complesso, nel quale potrebbero intervenire fenomeni locali di distribuzione del liquido cerebrospinale e differenti risposte biomeccaniche delle strutture oculari.
Lo studio pubblicato su Experimental Physiology sostiene la possibilità che alcuni compartimenti reagiscano diversamente agli spostamenti dei liquidi. È un’interpretazione compatibile con i dati raccolti, ma i meccanismi fisiologici non risultano ancora completamente chiariti.
Il recupero dopo il rientro sulla Terra
Un problema metodologico nello studio degli effetti della permanenza nello spazio sul cervello riguarda la rapidità con cui inizia il riadattamento alla gravità terrestre.
Le prime ore e i primi giorni dopo l’atterraggio sono particolarmente importanti. Una misurazione effettuata troppo tardi rischia di non registrare alcune modificazioni temporanee.
Nella comunicazione del 30 ottobre, l’ESA riferisce che Sophie Adenot, dopo una missione di 237 giorni, è stata sottoposta a tre sessioni di risonanza magnetica nei primi quattordici giorni successivi al rientro.
Gli esami sono stati eseguiti presso la struttura :envihab del Centro aerospaziale tedesco DLR, a Colonia. Un ulteriore controllo è previsto a sei mesi dal ritorno.
Le acquisizioni ripetute serviranno a verificare se il recupero segua un andamento regolare oppure presenti fasi caratterizzate da velocità differenti. I risultati definitivi di questo monitoraggio non sono ancora disponibili nella comunicazione ESA.
Quali applicazioni potrebbe avere la ricerca sulla Terra
La ricerca sugli effetti della permanenza nello spazio sul cervello potrebbe offrire informazioni utili anche alla neurologia e alla medicina vestibolare terrestre.
Floris Wuyts ha evidenziato il contributo dei dati raccolti alla comprensione dei disturbi dell’equilibrio e delle vertigini. Identificare i circuiti coinvolti nell’adattamento a condizioni sensoriali alterate può aiutare a studiare i processi di recupero dopo una disfunzione vestibolare.
Esistono inoltre possibili collegamenti con la riabilitazione neurologica, ma il trasferimento delle osservazioni spaziali alla pratica clinica richiede studi specifici. La microgravità non riproduce infatti le condizioni patologiche di un paziente colpito da ictus o da altre lesioni cerebrali.
Una questione ancora aperta riguarda le differenze individuali. Il campione complessivo di Brain-DTI è cresciuto, ma rimane limitato rispetto agli studi neurologici terrestri. La rappresentanza femminile è un ulteriore elemento che i ricercatori intendono rafforzare.
Comprendere se durata della missione, caratteristiche individuali e precedenti esperienze spaziali influenzino il recupero sarà essenziale per definire controlli sanitari e misure preventive nelle future missioni interplanetarie.
