Esplorazione spaziale: una passeggiata di salute
Non si può pensare di esplorare lo spazio senza considerare la digital health e le innovazioni in ambito salute. Se correttamente considerate, queste contribuirebbero enormemente al successo di un’esplorazione spaziale e a loro volta gioverebbero di nuove conoscenze e scoperte in ambito medico effettuate durante il viaggio.
L’esplorazione spaziale è un viaggio avventuroso alla scoperta dello spazio.E come ogni viaggio che si rispetti, una delle componenti importanti è la salute: questa è importante nella fase di preparazione del viaggio, in cui per esempio può essere necessario allenarsi per partire pronti al cammino di Santiago oppure effettuare una profilassi antimalarica per una vacanza in Congo.
Quando si prepara la valigia, non dovrebbe mai mancare un kit con materiali e medicinali di primo soccorso, in modo da poter gestire durante il viaggio situazioni spiacevoli che impedirebbero di essere in piena forma. Infine è importante anche un certo atteggiamento durante l’esplorazione, per evitare di tornare a casa con qualche patologia tropicale o con un braccio indolenzito da una caduta evitabile.
Questi accorgimenti legati alla nostra salute non dovrebbero mancare neanche nel grande viaggio dell’esplorazione spaziale.
Esiste infatti una branca della medicina che si chiama medicina spaziale, cioè la pratica rivolta alla gestione della salute degli astronauti, mirata alla prevenzione e controllo delle situazioni a cui potrebbero essere esposti nello spazio e che unisce la pratica medica da un lato e la tecnologia e innovazione dall’altro. Tale branca della medicina, il cui termine “space medicine” è stato coniato nel primo dopoguerra negli Stati Uniti, si occupa anche di capire come gestire la salute una volta che gli astronauti sono giunti a destinazione e come affrontare il loro ritorno.
Prevenire significa sia pensare a come gestire quelle che potrebbero essere condizioni interne, legate al singolo individuo (dalla ferita accidentale a problemi cardiaci), ma anche e soprattutto controllare le condizioni esterne, che nello spazio sono soprattutto microgravità e radiazioni. La microgravità porta ad una modifica della distribuzione dei liquidi corporei, che a sua volta può avere un impatto sul sistema circolatorio, sulla vista e sulla respirazione.
Le radiazioni invece impattano direttamente sul nostro DNA, portando a mutazioni che possono tramutarsi in danni a breve e lungo termine. La componente di innovazione e tecnologia della medicina spaziale è sicuramente quella che meglio la caratterizza e su cui è necessario investire per poter veramente permettere l’esplorazione extra terrena da parte dell’uomo.
Vediamo quindi come ci si prepara e si affronta un viaggio spaziale dal punto di vista della salute, e di come l’innovazione e la tecnologia siano elementi fondamentali in questo viaggio.
PREPARAZIONE
Come il viaggiatore che si prepara fisicamente e mentalmente al cammino di Santiago, anche gli astronauti dovranno essere delle persone allenate, e per esserlo sarà necessario controllare la loro salute e settare le loro aspettative. Questo lo si può già fare grazie ad alcune tecnologie a nostra disposizione: esploriamone qualcuna insieme!
Test genomici
L’analisi completa del genoma permetterà di prevedere alcune delle patologie alle quali gli astronauti potrebbero essere esposti nella loro vita, e di conseguenza di tener monitorati determinati parametri nel corso del viaggio.
Anche l’analisi del microbiota intestinale sarebbe un elemento utile per calibrare la loro alimentazione durante il viaggio.
Training VR e AR
Per acclimatarsi e conoscere in anticipo quello che li aspetterà una volta oltrepassati i confini terrestri gli astronauti possono già beneficiare di simulazioni VR della ISS (International Space Station) presenti nei laboratori della NASA. Anche Microsoft ha un occhio rivolto all’esplorazione spaziale e il programma Onsight permette di simulare una passeggiata marziana a bordo del rover Curiosity.
Allenamento fisico
La microgravità è uno dei grossi problemi dei viaggi spaziali ed è importante che gli astronauti arrivino in perfetta forma al giorno della partenza, allenandosi con esercizi specifici.
ANDATA
Una volta pronti a partire, è necessario prepararsi ad affrontare il viaggio nel migliore dei modi — con tutte le attenzioni e precauzioni necessarie. L’ambiente spaziale è per l’uomo un ambiente ostile; due delle maggiori ostilità sono le già citate microgravità e le radiazioni. Le quali, ovviamente, diventano tanto più ostili quanto maggiormente l’uomo ne viene esposto — e quindi in funzione della durata del viaggio spaziale.
Il famoso esperimento Twin Study della NASA, ha proprio voluto studiare a fondo cosa accade al corpo umano dopo un anno nello spazio. I gemelli Mark e Scott Kelly, entrambi astronauti ma soprattutto gemelli identici (il che significa con lo stesso DNA) sono stati l’oggetto dello studio. Mark il controllo sano sulla terra, Scott il “campione”, che ha trascorso un anno sulla ISS.
Una volta di ritorno Scott è stato sottoposto a molti test ed esperimenti che hanno valutato come lo spazio avesse influito sulla sua salute: i viaggi spaziali portano ad uno stress ossidativo cellulare, che si traduce in uno stato di infiammazione e di conseguenti danni al DNA.
Scott ha riportato una variazione dell’espressione dei geni di circa il 7% e solo monitorandolo nel tempo se ne vedranno le conseguenze. Il suo microbiota intestinale si è modificato, le carotidi assottigliate, i telomeri (i “cappucci” che proteggono il DNA e diminuiscono la loro lunghezza man mano che il processo di invecchiamento procede) si sono allungati nello spazio, per poi ridursi nuovamente una volta giunto sulla terra.
Questi risultati, ancora preliminari, dimostrano come sia necessario non solo comprendere i cambiamenti che possono avvenire nello spazio, ma anche muoversi per contrastarli, con le attuali soluzioni o con soluzioni da trovare e studiare.
Grazie a questi studi sulla medicina spaziale, il “kit della salute” che dovrà essere portato nelle esplorazioni spaziali dovrà includere diversi elementi che assicurino di giungere a destinazione.
Wearables
In viaggio sarà necessario seguire costantemente lo stato di salute degli astronauti e i wearables sono sicuramente la soluzione migliore. Ora ne esistono di dimensioni ridotte, come tatuaggi che monitorano diversi parametri senza la partecipazione attiva della persona e che permettono di prendere decisioni cliniche razionali basate sui dati raccolti.
AI
Certo, i sensori sono importanti, ma altrettanto importante è l’interpretazione dei dati rilevati. E non si può pensare che un astronauta sia anche medico, data analyst e scienziato. Ecco allora come un sofisticato algoritmo potrebbe supportare nel prendere decisioni cliniche.
Telemedicina
Anche con una AI che interpreta i dati, il parere di un medico risulterà assolutamente necessario. E qui potrà essere di aiuto la telemedicina, che, seppur con un ritardo nella comunicazione, potrà collegare i medici sulla terra con lo spazio.
PERMANENZA
Elon Musk con la sua Space X vorrebbe partire con l’esplorazione di Marte nel 2024. Il viaggio dovrebbe avere una durata di circa 7 mesi e dovrebbe tener conto del “kit della salute” spaziale appena descritto per far si che gli astronauti giungano in ottima salute sul pianeta rosso.
Ma una volta arrivati, sarà necessario sopravvivere nel migliore dei modi. E trovare le soluzioni ottimali di sopravvivenza, soprattutto se si ipotizza una futura colonia umana.
Il carico è uno degli elementi cruciali in un viaggio spaziale, non si può possono portare con sé tutti gli strumenti utili alla gestione della salute nel lungo periodo. Una stampante 3D potrebbe risolvere il problema, ne basterebbe una per produrre farmaci, dispositivi medici e protesi.
Inoltre, dopo il lungo viaggio spaziale, i muscoli degli astronauti potrebbero non essere pronti a grossi sforzi fisici, e gli esoscheletri di ultima generazione, leggeri e flessibili, potrebbero essere un grande aiuto.
La bioingegneria troverebbe molte applicazioni. Batteri e lieviti potrebbero essere ingegnerizzati per produrre antibiotici, vitamine, ma anche sostanze come zucchero — che potrebbero poi fungere da metaboliti per altri batteri che produrrebbero bioplastica.
E la bioplastica diventerebbe materia prima per la stampante 3D.
E nel caso in cui i farmaci non bastassero ma fosse necessaria un’operazione chirurgica? beh, allora bisognerebbe pensare ad un robot in grado di operare — il DaVinci, utilizzato per operazioni di precisione, potrebbe essere una buona base da cui partire, anche se la strada per renderlo completamente autonomo è ancora lunga.
Togliendo il focus su quella che è la permanenza dell’uomo nello spazio, l’esplorazione aiuterebbe anche a migliorare le conoscenze mediche e svolgere esperimenti in condizioni estreme. Uno spunto in questo senso è la Tissue Chip Initiative, uno studio volto a studiare la biologia nello spazio. Alcuni chip che simulano diversi tessuti umani vengono inviati sull’ISS per un mese, in quanto è dimostrato che la microgravità accelera il processo di invecchiamento cellulare. Una volta giunti nuovamente sulla terra, vengono utilizzati per testare diversi farmaci (e la loro azione sui processi di invecchiamento e ossidazione).
E se invece l’uomo decidesse di rimanere e di colonizzare un futuro pianeta come Marte? Come potrebbe evolvere?
Ne ha parlato il famoso biologo evoluzionista Scott Solomon durante un Tedx talk. I “marziani-umani” selezioneranno mutazioni genetiche che gli permetteranno di avere ossa più forti, di essere meno esposti alle radiazioni e probabilmente avranno un sistema immunitario più delicato.
Un’altra possibilità suggerita da Solomon è di non aspettare una selezione naturale delle mutazioni, ma di utilizzare la tecnologia CRISPR per “creare” una nuova specie in grado di adeguarsi alle condizioni di vita “marziane”.
RITORNO
Conclusa la permanenza spaziale, è necessario affrontare il viaggio di ritorno con tutte le precauzioni prese all’andata e portando con sé un bagaglio di nuove conoscenze da un lato, di dati e campioni da analizzare dall’altro.
CONCLUSIONE
Come ogni viaggio che si rispetti, anche l’esplorazione spaziale ha inizio dalla curiosità che spinge ad esplorare posti e luoghi nuovi, conoscendo nuove realtà, arricchendosi, ma anche esplorando meglio sé stessi e portandosi a casa un bagaglio di esperienze che fanno crescere.
Tutto questo “bagaglio”, esattamente come è accaduto con Scott Kelly o i chip di tessuto, aiuterà l’uomo a conoscere meglio sé stesso, a migliorare le sue attuali condizioni sulla terra, a ad evolvere a livello di innovazione e tecnologia.
Ecco come sarebbe impossibile pensare di effettuare un viaggio spaziale senza la digital health, ma anche come il viaggio di esplorazione spaziale porterebbe ad un avanzamento delle nostre conoscenze e scoperte in ambito medico e di salute.
Editor: Chiara Salussiola, specializzata in marketing farmacologico, associata a VISIONARI
FONTI
https://www.nasa.gov/audience/foreducators/9-12/features/F_Space_Medicine.html
https://medicalfuturist.com/our-galactic-future-depends-on-digital-health-technologies
https://futurism.com/mars-colonists-mutation-evolution
https://www.inverse.com/article/54797-nasa-twin-study-medicine-in-space
https://www.nasa.gov/feature/nasa-twins-study-confirms-preliminary-findings
https://www.nasa.gov/audience/foreducators/9-12/features/F_Space_Medicine.html
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