A astronauta da NASA Sunita Williams, engenheira de vôo da Expedição 32, equipada com um arnês elástico, se exercita na esteira de resistência externa com suporte de carga operacional combinada (COLBERT) no nó Tranquility da Estação Espacial Internacional. Crédito:NASA Mesmo o exercício intenso dos astronautas não consegue compensar a atrofia muscular causada pela microgravidade. A atrofia ocorre, em parte, por meio de um mecanismo subjacente que regula a absorção de cálcio. Pesquisas recentes mostraram que a exposição a voos espaciais altera a absorção de cálcio nos músculos. No entanto, os mecanismos moleculares que impulsionam estas alterações não são bem estudados.
Pesquisadores do Ames Research Center investigaram esses mecanismos aplicando aprendizado de máquina (ML) para identificar padrões em conjuntos de dados em ratos expostos à microgravidade. Os métodos de ML são particularmente eficazes na identificação de padrões em dados biológicos complexos e são adequados para pesquisas biológicas espaciais, onde pequenos conjuntos de dados são frequentemente combinados para aumentar o poder estatístico.
O treinamento de resistência pode neutralizar os efeitos negativos da microgravidade para a saúde na atrofia muscular, mas uma nova pesquisa do Centro de Pesquisa Ames busca compreender os mecanismos fisiológicos em jogo para identificar biomarcadores que possam informar contra-medidas inovadoras. O estudo foi um projeto do Programa de Treinamento em Ciências da Vida Espacial da NASA no Ames Research Center. Foi publicado na revista npj Microgravity .
A análise de aprendizado de máquina mostra fatores moleculares para alterações fisiológicas na bomba do retículo sarcoplasmático/endoplasmático do canal de cálcio (SERCA), levando a alterações musculares e perda muscular em roedores de voos espaciais. Os modelos de ML foram criados para identificar proteínas que poderiam prever a resiliência de um organismo à microgravidade em relação à absorção de cálcio nos músculos. Descobriu-se que proteínas específicas, Acyp1 e Rps7, são os biomarcadores mais preditivos associados ao aumento da ingestão de cálcio em músculos de contração rápida.
Este estudo ofereceu uma primeira visão do uso de ML na captação de cálcio no músculo quando exposto a condições de microgravidade. Este estudo demonstrou o papel da iniciativa de ciência aberta da NASA na aceleração da biologia espacial por sua dependência do Open Science Data Repository (OSDR) e dos grupos de trabalho de análise da ARC, bem como pelo envolvimento de uma equipe de pesquisa internacional dos EUA, Canadá, Dinamarca e Austrália. Notavelmente, o primeiro autor do artigo era estudante de graduação na UC Berkeley, demonstrando o potencial ilimitado das colaborações NASA-Berkeley na pesquisa em ciências da vida com o próximo Centro Espacial de Berkeley no Parque de Pesquisa da NASA.
