Der deutsche Astronaut Alexander Gerst ist seit dem 8. Juni 2018 auf der internationalen Raumstation ISS und sollte eigentlich am am 13. Dezember zurückkehren. Er und seine Kollegen, die US-Amerikanerin Serena Auñón-Chancellor und der Russe Sergej Prokopjew, mussten ihren Aufenthalt aber ungeplant etwas verlängern.
Der Fehlstart einer Sojus-Rakete am 11. Oktober, der die beiden Raumfahrer Alexej Owtschinin und Nick Hague ins All bringen sollte, verzögert die Rückkehr. Wenn alles nach Plan läuft, wird Gerst, der seit dem 3. Oktober als erster Deutscher Kommandeur der Raumstation ist, nun am 20. Dezember in einer Sojus-Kapsel in der Wüste von Kasachstan wieder auf der Erde landen.
„Astro-Alex” und seine Kollegen werden dann mehr als ein halbes Jahr in der Schwerelosigkeit im All verbracht haben und werden als erstes wieder mit Muskelaufbautraining beginnen müssen. Längere Aufenthalte im Weltraum lassen bei Raumfahrern nämlich sowohl Muskeln als auch Knochen schwinden. „Wenn ich die Zeit unterm Christbaum verbringe, dann wahrscheinlich Liegestütze machend”, sagte Gerst vor Kurzem in einem Interview in den Tagesthemen.
Die Schwerlosigkeit hat aber nicht nur Auswirkungen auf Muskeln und Knochen, sonder auch auf das Gehirn der Raumfahrer. Mehrere Studien haben eine Aufwärtsverschiebung der zerebralen Hemisphären, eine Abnahme des frontotemporalen Volumens und eine Zunahme der Ventrikelgröße nach einem längeren Aufenthalt im All gezeigt.
Mediziner der Ludwig-Maximilians-Universität in München haben mit einem internationalen Forscherteam nun herausgefunden, dass lange Weltraumaufenthalte sich auch auf das Gehirn auswirken. Der LMU-Mediziner Professor Peter zu Eulenburg hat in Kooperation mit Wissenschaftlern der Universität Antwerpen und russischen Kollegen erstmals Kosmonauten auch über einen längeren Zeitraum nach ihrer Rückkehr untersucht und dabei nachgewiesen, dass selbst ein halbes Jahr nach der Landung noch Volumenänderungen in weiten Bereichen des Gehirns nachweisbar sind.
Volumen des Großhirns schrumpft
Die Forscher untersuchten von 2014 bis 2018 zehn Kosmonauten, die durchschnittlich 189 Tage an Bord der internationalen Raumstation ISS verbracht hatten. Bei allen wurden sowohl der Mission aus auch durchschnittlich neun Tage nach ihrer Rückkehr Magnetresonanztomographien der Hirnstruktur vorgenommen. Bei sieben Kosmonauten führten die Wissenschaftler außerdem nach etwas 209 Tagen nach der Landung einen weiteren Hirnscan durch. „Damit sind wir die ersten, die über einen längeren Zeitraum nach der Landung Veränderungen untersuchen können“, sagt zu Eulenburg.
Diese Scans zeigten, dass das Volumen der grauen Substanz, also der Teil des Großhirns, der hauptsächlich Nervenzellkörper enthält, nach der Landung geringer war als vorher. Im Laufe von sechs Monaten nach der Rückkehr auf die Erde bildete sich dieser Effekt zwar etwas zurück, aber nicht vollständig. Auf der anderen Seite dehnte sich der mit Liquor – umgangssprachlich auch Nervenwasser genannt – gefüllte Raum innerhalb des Großhirns im All aus – und dieser Vorgang setzte sich nach der Rückkehr auf die Erde dann um das Gehirn herum fort.
Die weiße Substanz, also der Teil des Hirngewebes, der vor allem aus Nervenfasern besteht, war unmittelbar nach der Landung scheinbar unverändert. Nach einem halben Jahr zeigte sich aber, dass sie im Vergleich zu den früheren Scans geschrumpft war. Die Wissenschaftler vermuten, dass etwas Volumen der weißen Substanz durch das sich ausdehnende Nervenwasser während des Weltraumaufenthalts ausgetauscht wird. Nach der Rückkehr wird dieses Wasser wieder abgegeben, sodass es zu dieser relativen Schrumpfung kommt
„Insgesamt deuten unsere Ergebnisse auf eine anhaltende Veränderung der Liquor-Zirkulation auch viele Monate nach einer Rückkehr zur Erde hin“, sagt zu Eulenburg. „Ob die beobachteten großflächigen Veränderungen der grauen und weißen Substanz eine Relevanz für die Kognition der Kosmonauten haben, ist aktuell unklar.“
Veränderung des Sehvermögens
Ein klinischer Hinweis sind bisher lediglich vereinzelte Veränderungen des Sehvermögens, die vermutlich durch den Druck des ausgedehnten Nervenwassers auf die Netzhaut und den Sehnerv entstehen. „Ursache der umfassenden strukturellen Veränderungen im Gehirn sind möglicherweise minimale Druckunterschiede der verschiedenen Wassersäulen im Körper des Menschen durch die Schwerelosigkeit, die sich über die Zeit akkumulieren”, heißt es in der Studie.
Es gebe daher Hinweise für eine Korrelation mit der Aufenthaltsdauer im All. Um die Risiken bei Langzeitmissionen zu minimieren und die allgemeine klinische Bedeutung der Befunde zu bestimmen, sind nach Ansicht der Wissenschaftler zusätzliche Studien mit erweiterten diagnostischen Methoden unbedingt notwendig.
Auf die Gehirnleistung scheinen sich die Veränderungen jedenfalls nicht nachhaltig auszuwirken. Immerhin ist Alexander Gersts aktueller Aufenthalt auf der Raumstation bereits sein zweiter. Der 43-Jährige aus Künzelsau war schon vom 28. Mai 2014 bis 10. November 2014 als Bordingenieur der auf der ISS.
Bilder: ESA
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