Cavernes, espace et neurosciences

Mieux comprendre l’effet des vols spatiaux de longue durée sur le cerveau grâce à la spéléologie

L’environnement hostile des cavernes pourrait se révéler un outil précieux pour aider les scientifiques à mieux comprendre les effets des vols spatiaux de longue durée sur le cerveau humain ainsi que les propriétés et le fonctionnement de ce dernier.

C’est ce que révèle un article publié récemment dans la revue Frontiers of Neuroscience par Nicolette Mogilever, étudiante au premier cycle à l’Institut et hôpital neurologiques de Montréal (Le Neuro) de l’Université McGill, et sa superviseure, Emily Coffey, ancienne chercheuse postdoctorale au Neuro et maintenant professeure à l’Université Concordia.

Les hommes n’ont pas quitté l’orbite terrestre depuis la dernière mission vers la Lune, en 1972, mais, dernièrement, un éventuel retour en sol lunaire – et même une expédition sur Mars – a suscité un regain d’intérêt. Un séjour aussi long dans un véhicule spatial serait toutefois extrêmement difficile pour les astronautes sur les plans physique et psychologique. C’est pourquoi on doit les choisir et les préparer adéquatement afin de s’assurer qu’ils reviennent sur Terre sains et saufs. Pour cela, il faut notamment comprendre l’effet des vols dans l’espace sur le système nerveux humain.

Malheureusement, les scientifiques se heurtent à un problème de taille lorsqu’ils réalisent des examens d’imagerie cérébrale, car les conditions de laboratoire ne sont pas nécessairement celles que l’on trouve dans l’environnement inhospitalier de l’espace. Ils ignorent donc si les résultats obtenus en laboratoire peuvent être utilisés pour la préparation des astronautes en vue de vols spatiaux de longue durée. L’idéal serait de réaliser des travaux de recherche neuroscientifique dans l’espace, mais il s’agit d’une solution extrêmement coûteuse et difficile à mettre de l’avant en raison de la petite taille des échantillons, des restrictions en matière d’équipement et des contraintes liées aux cycles de planification.

Dans son article, Nicolette Mogilever étudie la possibilité que l’environnement auquel sont exposés les plongeurs spéléologues puisse servir de juste milieu entre le laboratoire et l’espace. Même s’il n’est pas possible de flotter sous terre, l’exploration de cavernes, ou spéléologie, comporte plusieurs des difficultés auxquelles les astronautes doivent faire face dans l’espace : isolement, stress psychologique et physique, et espaces confinés. De plus, spéléologues et voyageurs de l’espace doivent faire preuve d’autonomie et de compétence dans la résolution de problèmes. Les scientifiques disposent depuis peu d’appareils de neuro-imagerie plus faciles à déplacer, que l’on peut porter sur soi ou transporter dans des boîtiers protecteurs, ce qui permet la surveillance des fonctions cérébrales à distance.

Ainsi, la polysomnographie réalisée à l’aide d’appareils portatifs permet de mesurer la qualité et l’architecture du sommeil et de recourir aux sons pour améliorer la structure du sommeil. Des bandeaux capteurs d’activité cérébrale plus légers et qui ne nécessitent aucune préparation de la peau du sujet remplacent maintenant les anciens dispositifs encombrants et plus délicats. Le recours à la polysomnographie au cours d’expéditions de spéléologie pourrait permettre d’évaluer son utilité dans des conditions semblables à celles d’un vol dans l’espace.

La recherche neuroscientifique souterraine pourrait également contribuer à une meilleure compréhension du cerveau en général en permettant aux scientifiques d’observer les fonctions cérébrales dans des milieux complexes, réalistes, extrêmes et, parfois, hostiles.

« Selon nous, les expéditions de spéléologie offrent la possibilité aux scientifiques de réaliser des travaux de recherche en neurosciences cognitives qui viennent consolider le travail de laboratoire et contribuent à l’amélioration de la performance humaine et de la sécurité au sein d’un environnement opérationnel, tant sur Terre que dans l’espace », souligne Nicolette Mogilever. « En plus de contribuer à l’exploration scientifique et d’accroître nos connaissances fondamentales sur le fonctionnement du cerveau humain, ces travaux de recherche pourraient se révéler utiles pour les gens qui occupent des postes où la sécurité est un enjeu crucial, notamment les travailleurs de quarts, les pompiers, les membres d’équipes médicales et les contrôleurs aériens. »

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