Thema
Lancering

Speeddate met een FWO-aspirant

 

Biomedisch wetenschapper Catho Schoenmaekers (UAntwerpen) is thuis in de wereld van astronauten, gewichtsloosheid en ruimtejetlags. Met haar Frank De Winne-mandaat van het FWO werkt ze aan een doctoraat over de effecten van ruimtevaart op de hersenen. Zo iemand spreek je niet elke dag. We vuurden dan ook tal van vragen op haar af, die al dan niet met haar onderzoek te maken hebben. Een speeddate, in naam van de wetenschap!

 

Ruimtevaarders die terugkeren van een missie kunnen vaak niet meer stappen. Ze moeten ondersteund worden of worden afgevoerd met een draagberrie. Hoe komt dat?

“Als astronauten een missie uitvoeren in bijvoorbeeld het internationaal ruimtestation ISS, verkeren ze lange tijd in een toestand van microzwaartekracht. Ze zijn dan als het ware voortdurend in vrije val. Daardoor neemt hun spiermassa af, hun botten worden brozer en ook hun evenwichtsorgaan raakt verstoord. Wanneer ze na een ruimtemissie weer op aarde landen, zijn ze heel erg misselijk. Ze zijn ook wat verzwakt, waardoor ze de eerste uren niet kunnen functioneren zonder ondersteuning.”

Kan je dat voorkomen? Bijvoorbeeld door te fitnessen in de ruimte?

“Tot op zekere hoogte kunnen die lichamelijke effecten inderdaad worden tegengegaan. In ons vakjargon spreken we dan van countermeasures. Zo trainen de astronauten in het ISS meerdere uren per dag op speciale fitnesstoestellen. Denk aan beenoefeningen of ‘squats’ in een apparaat waarvan de gewichten met elastieken zijn vastgemaakt aan de grond. Of aan een loopband die je naar beneden trekt. Helaas volstaan die maatregelen niet om de spierafbraak en botontkalking helemaal te voorkomen.”   

Heeft ruimtevaart ook effecten op je brein?

“Absoluut. En daarmee komen we uit bij mijn eigen onderzoek (zie kader, red.). Hier op aarde haalt de zwaartekracht het vocht in ons lichaam naar beneden. Maar in de ruimte stijgt dat allemaal naar je hoofd, wat ervoor zorgt dat je hersenen omhoog worden geduwd in je schedel en lichtjes vervormd raken. Zoals je je wel kan voorstellen, krijgen astronauten daar hoofdpijn van. Ik onderzoek welke mechanismen daarachter schuilgaan, en of die vervorming op aarde weer verdwijnt.”

Hebben astronauten na een ruimtereis last van een jetlag?

“Dat zou je kunnen zeggen. We hebben het al gehad over het feit dat ruimtevaarders vlak na een missie slecht functioneren. Wel, die toestand houdt doorgaans aan tot zo’n twee à drie dagen na de landing. Behalve als het ervaren astronauten zijn, die herstellen sneller. Je kan het vergelijken met wat je voelt als je in een pretpark in de ene na de andere achtbaan hebt gezeten, maar dan vele malen erger. Bovendien is hun slaap-waakritme verstoord, net als bij een jetlag op aarde.”

Op een congres hoorde ik een astronaute vertellen dat ze sinds haar ruimtemissie geen bril meer nodig had. Een gek gevolg van de vervorming van de oogbol die in de ruimte kan optreden
Catho Schoenmaekers
UAntwerpen

Heeft een lange ruimtemissie nog andere effecten op het lichaam?

“Een recent ontdekt en heel belangrijk fenomeen is het spaceflight associated neuro-ocular syndrome, kortweg SANS. Dat is een soort vervorming van de oogbol waardoor het zicht wazig wordt. Zo’n 70 procent van de astronauten in het ISS heeft er last van. Het is best vervelend, maar gek genoeg zijn er ook positieve verhalen over. Zo hoorde ik op een congres een astronaute vertellen dat ze sinds haar ruimtemissie geen bril meer nodig heeft. Zelf ga ik mee onderzoeken of SANS veroorzaakt wordt door de vloeistofverschuivingen in het hoofd.”

Is er ook al een impact op het brein van ruimtetoeristen die enkele uurtjes op en af gaan?

“Daar is voorlopig nog niet veel over geweten. De effecten die we kennen – de druk op de hersenen, SANS … – treden op na een ruimtemissie van zes maanden. Dus op een jarenlange missie naar Mars, om bij een actueel onderwerp te blijven, spelen ze wellicht een belangrijke rol. Daarom moeten er ook voor de hersenen speciale countermeasures ontwikkeld worden. Astronauten moeten immers met een zo normaal mogelijk brein op Mars kunnen landen.”

Als ze je morgen vragen voor een ruimtemissie, zou je dan gaan?

“Ja, zonder twijfel. Ik hoop dat het op een dag mogelijk is om naar het ISS te gaan, ook al besef ik door mijn onderzoek heel goed wat een impact zo’n missie heeft op je lichaam, en meer specifiek op je hersenen. Daarom heb ik altijd enorm opgekeken naar astronauten. Wat zij allemaal moeten kunnen, de opofferingen die ze moeten doen … Dat is niet voor iedere sterveling weggelegd.”

 

Begin dit jaar gingen we bij Catho langs op haar werkplek: het Lab for Equilibrium Investigations and Aerospace (LEIA) van de Universiteit Antwerpen. Dat leverde een leuk filmpje op waarin ze haar doctoraatsonderzoek van naaldje tot draadje toelicht. Bekijk het hier!

Catho’s onderzoek in een notendop

Catho Schoenmaekers ontving een Frank De Winne-mandaat van het FWO waardoor ze een doctoraat kan behalen met onderzoek naar toepassingen in de ruimtevaartindustrie. “Dit mandaat is nieuw sinds vorig jaar, toen je voor het eerst een kandidatuur kon indienen”, vertelt ze. “Mijn eigen mandaat ging op 1 januari 2022 van start. Sindsdien ondersteunt het FWO me om een onderzoek op poten te zetten naar de effecten van ruimtevaart op het brein.”

“We weten dat een lange ruimtemissie tot structurele veranderingen in de hersenen leidt. Wellicht zijn die te wijten aan een verschuiving van het cerebrospinaal vocht naar het hoofd, een gevolg van de gewichtsloosheid in de ruimte. Wat ik wil doen, is heel precies de mechanismen blootleggen die achter dat fenomeen schuilgaan. Daarnaast onderzoek ik of de toegenomen druk in het hoofd klinische gevolgen heeft, en of het brein ook na een ruimtemissie vervormd blijft. Al die inzichten moeten helpen om slimme maatregelen te ontwikkelen die dit fenomeen tegengaan.”

Kosmonauten scannen

Catho’s doctoraatsonderzoek omvat drie grote delen: een studie van de hersenen van echte ruimtevaarders en twee analoge studies die de effecten van gewichtsloosheid simuleren.

“Voor het eerste luik werken we vooral samen met kosmonauten – Russische ruimtevaarders – die naar het ISS gaan. Voor zij op missie vertrekken, maken we een MRI-scan van hun hersenen. Dat doen we opnieuw nadat ze weer op aarde zijn geland. Een eerste keer negen dagen na de landing en een tweede keer na zes maanden. In april ga ik normaal gezien naar Moskou om twee kosmonauten te helpen scannen. Dat zal ik één à twee keer per jaar doen.”

Een ander deel van Catho’s onderzoek is een bed rest-studie die begint in 2023. “Daarin gaan we de vloeistofverschuivingen naar het hoofd nabootsen. 48 proefpersonen zullen daarvoor 2 maanden lang in een bed liggen dat 6 graden gekanteld wordt, met het hoofd naar beneden. Zij moeten alles in bed doen: eten, drinken, plassen ... Via MRI-onderzoek op verschillende tijdstippen – vergelijkbaar met wat we met de kosmonauten doen – kunnen we dan registreren wat er juist gebeurt in de hersenen. Zo’n bed rest-studie is best extreem, maar een ruimtemissie is dat natuurlijk ook.”

“Het derde deel van mijn onderzoek zit nog in de schrijffase. Dat betekent dat we de exacte aanpak nog op papier zetten en moeten verdedigen. We zouden graag paraboolvluchten met een vliegtuig organiseren. Tijdens zo’n vlucht maakt het toestel een vrije val en ben je even gewichtsloos. De deelnemers zouden voor en na de vlucht een MRI-scan ondergaan. En tijdens de vrije val nemen we een EEG-scan van de hersenen. Zo meten we opnieuw heel nauwkeurig wat er zich allemaal in het brein afspeelt.”