Étude Wayfinding : effet de la microgravité sur le cerveau et le sens d'orientation des astronautes
L'étude canadienne Wayfinding vise à découvrir, en permettant d'examiner l'activité cérébrale des astronautes, comment ils réussissent à s'orienter pendant qu'ils exécutent des tâches exigeant une orientation spatiale.
Contexte
Pour créer une représentation mentale précise de la position et de l'environnement, le cerveau traite de l'information visuelle, somesthésique et vestibulaire (oreille interne).
Un milieu comme celui de la Station spatiale internationale (SSI) joue des tours au sens de l'orientation des astronautes. En microgravité, le cerveau ne peut pas utiliser ses signaux habituels pour bien situer l'emplacement d'éléments importants comme les modules spatiaux et les sorties de secours. Les difficultés d'orientation et de déplacement des astronautes peuvent influer sur leur capacité d'exécuter des tâches complexes dans l'espace, comme des manœuvres de robotique.
L'étude Wayfinding permettra d'en savoir davantage sur les modifications structurelles et fonctionnelles subies par le cerveau dans ces conditions particulières qui ont un effet sur le sens de l'orientation. Les résultats visent à aider les astronautes à mieux se préparer aux missions spatiales et à s'en remettre plus facilement.
Wayfinding, une étude canadienne sur l'effet de la microgravité sur le cerveau et le sens d'orientation des astronautes. (Sources : Agence spatiale canadienne, NASA.)
Objectifs
L'étude Wayfinding a pour objectifs :
- de mesurer les changements dans la capacité d'orientation causés par la microgravité à bord de la SSI;
- de faire ressortir les modifications dans les circuits neuronaux qui interviennent dans l'orientation, par exemple pour se déplacer d'un endroit à l'autre;
- d'observer la réadaptation du cerveau après le retour des astronautes.
Retombées sur Terre
L'orientation repose en partie sur l'appareil vestibulaire de l'oreille interne. À la fin de l'étude, nous devrions mieux comprendre les troubles de santé affectant le mouvement, la posture et l'orientation spatiale.
L'étude pourrait être bénéfique pour les personnes sur Terre qui sont atteintes de troubles de l'équilibre comme la maladie de Ménière, qui cause des étourdissements graves, et faire la lumière sur la dégénérescence neuronale liée au vieillissement qui réduit la capacité de s'orienter dans un nouveau milieu.
Déroulement
Dix-huit astronautes participent à cette étude. Trois séances d'examen sont nécessaires. La première a lieu six mois avant le départ. Chaque séance comporte trois parties :
- une évaluation comportementale réalisée par ordinateur, qui porte sur la capacité de se déplacer à l'aide de diverses stratégies d'orientation, comme suivre la position de points de repère ou revenir sur ses pas jusqu'à un point de départ;
- une séance d'imagerie cérébrale, durant laquelle les structures et l'activité du cerveau sont examinées pendant que l'astronaute exécute des tâches d'orientation spatiale;
- une évaluation neuropsychologique, qui mesure les différentes fonctions importantes pour l'orientation spatiale, telles que l'attention, la perception et la mémoire.
Les astronautes se soumettent de nouveau à cette série d'évaluations deux semaines après leur retour sur Terre ainsi que six mois plus tard. En comparant les données, les chercheurs seront en mesure d'associer les différences observées dans la structure et le fonctionnement du cerveau à des modifications de la capacité d'orientation.
Certaines personnes souffrent du « mal des transports » en voiture, en avion ou en bateau. Les astronautes peuvent quant à eux souffrir du syndrome d'adaptation spatiale, une forme de mal des transports se traduisant par divers symptômes, de faibles nausées et d'étourdissements jusqu'à des vomissements. De nombreux astronautes portent un timbre cutané antinauséeux pour prévenir ces effets au lancement et au retour sur Terre.
Les taches de couleurs vives sur cette image par résonance magnétique montrent l'activité cérébrale du sujet pendant qu'il exécute une tâche exigeant une orientation spatiale. La partie du cerveau qui s'illumine dépend de la tâche exécutée. L'équipe de l'étude Wayfinding compare des images similaires obtenues chez les astronautes participants avant et après leur vol dans l'espace afin de déceler les changements dans le fonctionnement de leur cerveau. (Source : NeuroLab.)
Dans ce volet de l'expérience, les astronautes doivent suivre le mouvement de formes géométriques solides dans un environnement virtuel. Chaque fois que les formes ont effectué une rotation, ils doivent indiquer l'emplacement et l'angle de la caméra. (Source : NeuroLab.)
Résultats
À ce jour, l'étude Wayfinding a révélé qu'après un vol spatial, il y avait moins d'activité dans les régions du cerveau des astronautes responsables de l'orientation spatiale. Cela laisse supposer que, pour s'adapter à la vie dans l'espace, ils adoptent d'autres façons de penser quand ils effectuent certaines tâches d'orientation spatiale.
Dates
L'équipe de l'étude Wayfinding a commencé à collecter des données en . L'étude se terminera en .
Équipe de recherche
Chercheur principal
- Pr Giuseppe Iaria,Université de Calgary
Cochercheurs
- Ford Burles, Ph. D., Université de Calgary
- Pr Simon Duchesne, Université Laval
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