"É emocionante. Eu amo essas coisas!" disse Bashar Badran, Ph.D. "Isso é tão divertido."

Poucos pesquisadores têm a chance de flutuar, sem peso, 32, 000 pés acima da Terra. Cientistas da Universidade Médica da Carolina do Sul geralmente conduzem pesquisas em ambientes controlados por laboratórios, onde podem repetir experimentos com cuidado para verificar os resultados. Mas, tendo em vista o que os astronautas reais podem experimentar em futuras viagens espaciais, alguns cientistas recentemente subiram aos céus para fazer pesquisas sobre o cérebro em gravidade zero.

A neurorradiologista Donna Roberts, M.D., e o neurocientista Badran colaborou no projeto para conduzir a estimulação magnética transcraniana, ou TMS, sobre si mesmos e um grupo de assistentes voluntários, principalmente do Departamento de Psiquiatria e Ciências do Comportamento da Faculdade de Medicina do MUSC.

Roberts passou anos estudando como a gravidade zero e a microgravidade afetam o cérebro humano - na verdade, essa foi a sua motivação para ir para a faculdade de medicina. Este experimento foi principalmente um caso de teste para mostrar que o TMS poderia ser usado com segurança em gravidade zero e para comparar os resultados dos participantes sob a força da gravidade da Terra com seus resultados em gravidade zero.

Durante um procedimento TMS, um pulso magnético é enviado através do crânio até o cérebro para estimular a atividade elétrica. O pulso é altamente localizado - não atinge todo o cérebro. O administrador TMS coloca uma bobina sobre a cabeça do sujeito; quando o polegar do sujeito se contorce, o administrador sabe que a bobina TMS está no lugar certo.

Aqui na Terra, TMS é aprovado pela FDA para depressão difícil de tratar. Cientistas do MUSC e de outros lugares também estão investigando o uso de TMS para transtorno de estresse pós-traumático; para tratar desejos e dor em pessoas em tratamento para transtorno de uso de opióides; e em reabilitação física e mental para pacientes com AVC. A depressão pode ser uma preocupação para pessoas em missões de longo prazo longe da Terra, que não esperam colocar os pés em terreno sólido por anos, e Roberts e Badran disseram que o TMS pode ser uma ferramenta útil e com economia de espaço para embalar em missões espaciais de longo prazo, em vez de uma farmácia inteira de medicamentos.

"Em última análise, você não quer ir a Marte ou a uma missão interplanetária com todos esses medicamentos. E você não pode facilmente configurar um laboratório de química para sintetizar todos eles. Portanto, o TMS seria muito claro, solução fácil para problemas neuropsiquiátricos. Essa é a longa visão de 20 anos, "Badran disse.

Ele também tem o potencial de manter os astronautas em boa forma cognitiva em voos de longo prazo, de modo que estejam prontos para trabalhar quando pousarem na lua ou no planeta vermelho.

Mas primeiro, os pesquisadores devem descobrir como deve ser uma leitura "normal" em gravidade zero.

Já se sabe que os medicamentos se metabolizam de maneira diferente quando uma pessoa está no espaço. Astronautas que tomam pílulas para dormir, por exemplo, tem que descobrir por tentativa e erro a dosagem adequada no espaço, Roberts disse.

E a pesquisa anterior de Roberts, comparando ressonâncias magnéticas do cérebro de astronautas antes e depois de uma viagem à Estação Espacial Internacional, mostraram mudanças físicas no cérebro que se correlacionaram com mudanças nas habilidades motoras e no desempenho cognitivo dos astronautas.

"Se houvesse uma maneira de manter o cérebro em forma no caminho para Marte, isso seria muito útil. É por isso que a NASA está interessada nesta tecnologia. Mas, para usá-lo no espaço, temos que entender, 'Há uma diferença na forma como os astronautas respondem a isso aqui na Terra e no espaço?' assim como a diferença que experimentam nos medicamentos. Então foi nisso que este estudo realmente se baseou, " ela disse.

E é aqui que os cientistas podem se divertir um pouco. Para testar TMS em gravidade zero, eles embarcariam em um avião especial operado pela Zero Gravity Corporation, que oferece voos de gravidade zero para aventuras pessoais, produções e pesquisas na mídia.

O avião, apelidado de G-Force One, voa uma série de arcos, indo para cima a 45 graus e depois para baixo a 45 graus. Durante os breves 20 a 30 segundos entre subir e descer, todos no avião ficam sem peso. Qualquer coisa não aparafusada flutua para cima. E essa janela de apenas 20 a 30 segundos foi o tempo durante o qual Roberts e Badran tiveram que executar o teste de TMS.

Eles teriam um total de 30 arcos, ou parábolas, trabalhar com. Havia 10 pessoas em seu grupo, dividido entre homens e mulheres, e cada pessoa precisava fazer o teste pelo menos duas vezes para obter uma boa amostra.

Mas primeiro, havia alguma logística a ser superada. No laboratório, pode haver muita confusão com o equipamento para colocar a bobina no ponto exato na cabeça de alguém. Com uma janela tão curta para realizar o teste no avião, não haveria tempo para mexer no maquinário. Eles precisavam de uma maneira infalível de garantir que a bobina estaria no lugar certo na hora certa.

"Todos nós realmente focamos nas pequenas coisas, "Badran disse." Este estudo foi realmente um acordo único. O vôo foi pré-reservado. Tudo estava pronto. Tínhamos uma data de início fixa, um período de tempo fixo para fazer o experimento e tudo tinha que funcionar perfeitamente - e tudo dependia de criar essa coisa que não existia. "Então Badran pegou um capacete de motociclista e uma serra Dremel e começou a trabalhar. Ele descobriu que podia encaixar uma bobina TMS em um nicho que ele cortou no capacete, mas a engenhoca era muito pesada e instável para ser prática.

Próximo, ele passou a usar fita adesiva de fibra de vidro, o mesmo material usado para fazer moldes para ossos quebrados. Cada participante sentou para uma prova, e Badran fabricou um leve, capacete durável que se ajusta à cabeça do indivíduo, com uma área de fixação para a bobina TMS que garantiu que o pulso magnético chegaria ao ponto certo no cérebro daquele indivíduo - sem necessidade de ajustes.

A equipe de voluntários de Roberts e Badran consistia de pessoas do Departamento de Psiquiatria e Ciências do Comportamento com experiência na administração de TMS, uma vez que todos eles precisariam se revezar como sujeitos e administradores. Eles queriam pessoas com aproximadamente a idade de astronautas de verdade, então a média de idade estava na casa dos 30 anos.

"Todo mundo que voou, eles não puderam apenas vir e voar e se divertir. Eles faziam parte ativamente da equipe de pesquisa, também, "Badran disse.

Roberts e Badran sabiam que tinham uma chance de fazer o experimento funcionar. Esses voos são caros, e a maior parte da bolsa de pesquisa estava indo para essa despesa. A cada 20 a 30 segundos de ausência de peso, eles precisariam iniciar o software em seus computadores, que enviaria um sinal para a bobina, registrar uma contração do polegar e, em seguida, relatar que o TMS funcionou. Se não registrasse uma contração do polegar, então o sistema aumentaria a potência e enviaria outro sinal até que uma contração do polegar fosse registrada. Mas se não funcionou de jeito nenhum, eles teriam que solucionar os problemas em tempo real - ou enfrentar a possibilidade de todo o experimento ser um fracasso completo.

O grupo MUSC compartilhou o vôo com três outras organizações que conduzem pesquisas espaciais. Como as máquinas TMS extraíram energia da aeronave, Badran teve que fazer um teste no solo primeiro, em plena potência, para garantir que eles não sobrecarregariam o avião. Foi muito perto, ele disse, mas a tripulação deu-lhes sinal verde. Então eles subiram.

Os capacetes feitos à mão tiveram um desempenho maravilhoso. Eles conseguiram pelo menos três medidas para cada pessoa, que eles poderiam comparar com várias medições feitas no solo antes e depois do vôo. E como um bônus, o experimento foi muito mais divertido do que seu experimento de laboratório típico.

Seu papel, publicado em 21 de setembro em Nature Microgravity , mostra que menos eletromagnetismo era necessário em gravidade zero do que na Terra para induzir uma contração do polegar. Isso sugere mudanças neurofísicas acontecendo no cérebro, mas existem várias explicações possíveis, variando do cérebro fisicamente mudando dentro do crânio até os neurônios reagindo mais fortemente à estimulação. Há mais a ser aprendido, eles disseram.

É um problema próximo ao coração de Roberts, como ela argumentou várias vezes, mais recentemente em um artigo de opinião no The Lancet Neurology, para mais pesquisas sobre mudanças cerebrais em exploradores espaciais.

Tendo mostrado que TMS é possível em gravidade zero, a equipe está bem equipada para continuar encontrando respostas para essas perguntas.