Gli astronauti dell’Ax-1 diretti alla ISS indosseranno presto elmetti per il rilevamento del cervello in microgravità

Gli astronauti dell’Ax-1 avranno a bordo alcune apparecchiature dall’aspetto fantascientifico.

Brain.space

Lo sono quattro serrature umane ascendendo nello spazio proprio ora. Per 10 giorni chiameranno casa la Stazione Spaziale Internazionale come parte della missione Axiom-1, un’impresa pionieristica per portare il primo equipaggio completamente privato in assoluto nel laboratorio spaziale.

Il cervello degli astronauti scatterà via, mantenendoli convincenti per una faticosa spedizione in vista. Quindi, una volta che escono dall’atmosfera terrestre, quegli organi cruciali dovranno continuare a lavorare in condizioni di microgravità, che è nota per alterare il tessuto cerebrale.

La startup israeliana di neuroscienze Brain.space è determinata a catturare tutti i fantastici e intelligenti dettagli di quel cambiamento radicale.

“Ogni organo viene misurato nello spazio – massa corporea, temperatura, frequenza cardiaca – tutto viene misurato, tranne questo organo”, mi ha detto su Zoom Yair Levy, co-fondatore e CEO di Brain.space. “Vedremo se riusciamo a identificare se il cervello si adatta a una nuova omeostasi nello spazio”.

Brain.space invierà in orbita un casco speciale con i membri del volo Larry Connor, Michael López-Alegría, Mark Pathy ed Eytan Stibbe sulla capsula SpaceX Crew Dragon di Ax-1.

È costruito per estrarre dati sull’attività cerebrale quasi in tempo reale. (Ricorda anche innegabilmente l’antica armatura da combattimento, tranne che con una tonnellata di sensori elettrici che rivestono uniformemente l’interno).

Ecco come apparirà.

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L’equipaggio dell’Ax-1 eseguirà test cognitivi indossando il casco prima, durante e dopo il decollo. Una volta completati, i loro dati cerebrali saranno disponibili per lo studio di tutti i ricercatori. Ciò significa che gli esperti di tutto il mondo possono sfruttare queste prove sperimentali e iniziare a decodificare come la mente umana si trasforma quando si confronta con i pericoli della microgravità.

Al momento, non sappiamo bene la risposta a questa domanda.

“Ci sono due enormi misteri per l’umanità”, ha detto Levy. “Uno è lo spazio e uno è la mente.”

Cervelli umani nel vuoto

Anche se gli scienziati hanno finora raccolto un’abbondanza di dati su come la microgravità colpisce il corpo umano, la maggior parte delle informazioni è limitata a aspetti come l’indebolimento della massa muscolare o la perdita di densità ossea.

Non abbiamo abbastanza dati sul cervello umano – e questo potrebbe rappresentare un problema per i nostri sogni ad occhi aperti di scavare più lontano nell’universo.

Se vogliamo creare basi lunari in sicurezza, abitare insediamenti su Marte o persino cacciare risorse sugli asteroidi, dobbiamo sapere come si accumuleranno le nostre menti contro ambienti spaziali difficili.

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Un’illustrazione di un concetto di base lunare del 1969.

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Una recensione del 2021 pubblicata sulla rivista Nature, ad esempio, afferma che anche se sappiamo che gli aggiustamenti fluidodinamici basati sullo spazio e l’assenza di gravità influenzano il sistema nervoso centrale del nostro corpo, o il centro di elaborazione del cervello, “gli effetti del volo spaziale di lunga durata sul [central nervous system] e l’impatto risultante sulla salute dell’equipaggio e sulle prestazioni operative rimane in gran parte sconosciuto”.

“Quello che sappiamo da frammenti di prove”, ha spiegato Levy, “è la risonanza magnetica degli astronauti dopo che missioni a lungo termine – nel corso di mesi – hanno indicato cambiamenti anatomici. In realtà, tuttavia, c’è una completa mancanza di conoscenza di ciò che sta accadendo al cervello durante una vera missione spaziale.”

Nel corso degli anni, gli scienziati hanno imparato qualcosa su come il nostro cervello cambia con la microgravità. Anche se, per trovare informazioni dettagliate, di solito hanno dovuto innovare con i loro esperimenti. Alcuni hanno simulato l’assenza di gravità a terra per vedere come sono alterati i cervelli dei volontari, e altri hanno eseguito esperimenti di microgravità sui topi. Ma nessuno di questi angoli offre la prova della cosa reale. C’è una lacuna nella ricerca, e una che potrebbe essere persistita, secondo Levy, perché attualmente, le apparecchiature per la scansione del cervello non sono abbastanza portatili o semplici da maneggiare.

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Ecco come potrebbe apparire un EEG standard in una clinica.

Getty Images

La risonanza magnetica, o risonanza magnetica, ad esempio, utilizza campi magnetici e onde radio per generare immagini dettagliate del cervello… ma sono troppo grandi per essere lanciate nello spazio. Gli strumenti per elettroencefalogrammi, o sensori EEG, sono molto più piccoli, ma hanno le loro sfide.

“Misura l’attività cerebrale con un campo elettrico generato dai neuroni”, ha detto Levy, ma “questo processo dipende davvero dall’esperienza dell’operatore e la qualità del segnale è piuttosto scarsa”. Pertanto, potrebbe essere difficile avere astronauti, che per lo più non sono medici, eseguire un EEG e inviare facilmente informazioni sul cervello fino alla Terra.

È qui che entra in gioco la nuova tecnologia di Brain.space. È come un EEG, ma facile da usare.

EEG 2.0

Le setole dello spazzolino da denti, un computer e un microchip sono tutti gli ingredienti principali di quello che Levy definisce “il dispositivo EEG più efficiente, economico e facile da usare al mondo”, noto anche come il casco e la piattaforma di raccolta dati di Brain.space.

Tre dei quattro astronauti sull’Ax-1, dice Levy, si alterneranno indossando il casco dall’aspetto fantascientifico, che contiene 460 sensori elettrici dotati di un mucchio di setole di spazzolino da denti. Queste setole facilitano il contatto di ogni sensore con la pelle di chi lo indossa per una raccolta ottimale dei dati cerebrali.

“Abbiamo trovato un posto da cui possiamo reperire materiali, quindi c’è molta ingegnosità” nella progettazione dell’hardware, ha detto Levy mentre mi ha mostrato come collegare ogni sensore delle setole dello spazzolino da denti nel casco. “E, ‘boom'”, esclamò, quando ebbe finito. “È così semplice.”

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Questi caschi raccoglieranno dati sull’attività cerebrale dagli astronauti dell’Ax-1 prima, durante e dopo la loro spedizione sulla ISS.

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Mentre indossa il casco, ogni astronauta partecipante eseguirà test cognitivi basati su computer. Man mano che questi test vengono condotti, i sensori rileveranno segnali elettrici neurologici con il semplice clic di un pulsante. Questi segnali verranno registrati su un microchip incorporato anche nel casco e l’intero processo, ha spiegato Levy, richiederà dai 10 ai 15 minuti.

Quindi, l’equipaggio collegherà il chip di archiviazione a un computer e gli algoritmi di Brain.space setacceranno tutto e lo trasformeranno in informazioni facilmente comprensibili per i ricercatori di tutto il mondo. Ogni membro dell’equipaggio eseguirà l’intera procedura tre volte durante l’intera missione, afferma Levy.

Puoi vedere ogni sensore di setole dello spazzolino da denti nel casco qui.

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E, per tenere conto dei test spaziali, gli esami cognitivi di Brain.space sono integrati con il laptop della ISS, che invierà quindi i dati del chip sulla Terra. Anche se quest’ultimo pezzo è un po’ complicato.

“Dobbiamo pianificare questo perché dobbiamo capire su quali satelliti rimbalzerà. Tutto è complicato a livello della NASA”, ha detto Levy.

I misteri del cervello oltre lo spazio

Quando Levy e il suo team hanno avviato Brain.space, non avevano idea che un giorno avrebbero guardato il cielo con la NASA. In effetti, Levy ha osservato che la società non doveva essere una società di hardware che produce caschi per il monitoraggio del cervello.

Innanzitutto, “il nostro obiettivo principale è aiutare la gente quaggiù”, ha detto Levy.

Il desiderio finale della startup è fornire dati comprensibili e accessibili sull’attività cerebrale a medici, ricercatori e persino sviluppatori interessati a creare app o prodotti rilevanti per il cervello.

Ecco perché Levy afferma che il software di raccolta dati è al centro della loro missione.

Quando i ricercatori controllano i dati cerebrali dell’equipaggio dell’Ax-1, ad esempio, si imbatteranno in un’interfaccia di programmazione dell’applicazione di facile utilizzo, o API. “L’obiettivo finale”, ha affermato Levy, “è rendere facile l’integrazione con l’attività cerebrale così come utilizzare un’API Stripe o collegare i dati di fitness completi dal tuo Apple Watch”.

I meccanismi di raccolta dei dati di Brain.space potrebbero alterare il modo in cui sviluppiamo le applicazioni della base cerebrale.

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“Attualmente operiamo in base a tutte le normative sulla privacy e i dati che acquisiamo dai volontari sono completamente anonimi”, ha osservato, spiegando perché tutti i dati cerebrali possono essere open source. “Raccogliamo dati demografici generali come età, destrezza della mano – sinistra o destra – sesso e, soprattutto, etichettatura dei dati generata dall’attività svolta durante l’acquisizione dei dati”.

Scrutando nel futuro, Levy paragona la sua visione di Brain.space all’evoluzione del nostro mondo Rete GPSequiparando i sistemi di navigazione agli algoritmi di raccolta dati di Brain.space.

“Quando l’iPhone ha ottenuto il chipset GPS iniziale, le persone erano come ‘Fantastico, mappatura'”, ha detto. “Ma nessuno potrebbe immaginare Uber, o la consegna a domicilio, o gli appuntamenti online usando la geolocalizzazione”.

Con dati cerebrali facilmente disponibili, chi può dire quale innovazione può portarci, indipendentemente dal fatto che l’idea derivi da un medico, uno sviluppatore di videogiochi, un ricercatore accademico o un ingegnere di software di big data. Davvero, le possibilità sono infinite.

Ma in questo momento, il team è concentrato sulla prima grande applicazione della loro tecnologia: svelare cosa succede al cervello umano in microgravità.

“Nervoso” è la parola che usa Levy quando gli chiedo come si sente riguardo al lancio imminente. Ma segue rapidamente con “orgoglio”. Il casco del cervello di Brain.space sarà presto sulla ISS, aiutando ad aprire la strada agli umani per guardare nell’universo più che mai.

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