Étude Wayfinding : les effets des vols spatiaux sur le cerveau 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 carte mentale précise de sa position et de son environnement, le cerveau traite de l'information visuelle, somesthésique et vestibulaire (oreille interne).
Un milieu en apesanteur comme celui de la Station spatiale internationale (SSI) est déroutant pour le système d'orientation interne des astronautes. En microgravité, le cerveau ne peut pas utiliser ses signaux habituels pour cartographier l'emplacement d'éléments importants comme les modules spatiaux et les sorties de secours. Les difficultés d'orientation et de navigation des astronautes peuvent influer sur leur capacité d'exécuter des tâches complexes dans l'espace, comme des manœuvres de robotique.
Les résultats de l'étude Wayfinding nous permettront d'en savoir davantage sur les modifications structurelles et fonctionnelles subies par le cerveau dans ces conditions particulières. Ils aideront les astronautes à mieux se préparer aux missions spatiales et à s'en remettre plus facilement.
Wayfinding : l'étude sur les effets des vols spatiaux sur le cerveau 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 micropesanteur à bord de la SSI;
- de faire ressortir les modifications dans les voies cérébrales 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. Les résultats de l'étude amélioreront notre compréhension des troubles médicaux 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 neurale liée au vieillissement, qui réduit la capacité de s'orienter dans un nouveau milieu.
Déroulement
Douze astronautes participeront à trois séances d'examen. La première aura lieu six mois avant le départ. Chaque séance comportera trois parties :
- une évaluation comportementale réalisée par ordinateur, qui portera sur la capacité de naviguer 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 de neuro imagerie, durant laquelle les structures et l'activité du cerveau seront examinées par imagerie médicale pendant que l'astronaute exécute des tâches d'orientation spatiale;
- une évaluation neuropsychologique, qui mesurera les différentes fonctions importantes pour l'orientation spatiale, telles que l'attention, la perception et la mémoire.
Les astronautes se soumettront 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, comme de faibles nausées et des étourdissements et même des vomissements. De nombreux astronautes portent un timbre cutané antinauséeux pour prévenir ces effets au lancement et au retour sur Terre.
Les taches vivement colorées 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 comparera 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 devront suivre le mouvement de formes géométriques solides dans un environnement virtuel. Chaque fois que les formes auront effectué une rotation, ils devront indiquer l'emplacement et l'angle de la caméra. (Source : NeuroLab.)
Dates
L'équipe de l'étude Wayfinding a commencé à collecter des données en octobre 2017 et devrait continuer à le faire jusqu'en .
Équipe de recherche
Chercheur principal
- Giuseppe Iaria, Ph. D., Université de Calgary
Cochercheurs
- Ford Burles, Ph. D., Université de Calgary
- Simon Duchesne, Ph. D., Université Laval
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