Manca poco a Inspiration4, la prima missione interamente civile di SpaceX, e dai presupposti punta a diventare una pietra miliare anche della nuova generazione di ricerca biomedicale condotta nello spazio. Grazie alla partnership con il Translational Research Institute for Space Health (TRISH), il Baylor College of Medicine e la Weill Cornell Medicine la crew porterà in orbita una serie di progetti di ricerca orientati a esplorare meglio come corpo e mente degli astronauti si adattano allo spazio; insieme a strumenti utili a quantificare tali processi e sviluppare nuove soluzioni per promuovere missioni più sostenibili e sicure. Quali strumenti? Dispositivi che conosciamo molto bene, quali iPad, Apple Watch e iPhone.

Adattamento alle variazioni di gravità

Mentre l’orecchio esterno ci permette di percepire i suoni e di mappare acusticamente l’ambiente circostante, sul versante dell’orecchio interno il sistema vestibolare si occupa d’identificare il nostro orientamento spaziale ed equilibrio. Queste informazioni vengono processate da un complesso sistema di canali e cellule che usano la gravità e le accelerazioni del corpo come fonte di dati. La “banale” percezione di alto e basso dipende anche da questo sistema.

In microgravità questo riferimento si perde e la direzionalità non è più così scontata. Il sistema vestibolare entra in conflitto con conseguente chinetosi (o motion sickness), nausea e disorientamento. In pratica quel che percepiamo in caso di mal d’auto. Inspiration4 sarà un’ottima opportunità per misurare l’adattamento sensomotorio durante variazioni di gravità, prima e dopo il volo. I test verranno somministrati via tablet per valutare come gli astronauti usino la propria percezione per guidare i movimenti degli occhi e della propria postura. I dati raccolti dal team del Dr. Shelhamer della John Hopkins verranno utilizzati per aiutare a minimizzare la motion sickness nei futuri viaggi spaziali, sviluppando nuove potenziali contromisure.

Ecografia di nuova generazione

In assenza di gravità, i liquidi corporei, non più attratti verso il basso, scorrono diversamente, comportando anomalie potenzialmente rischiose per la salute degli astronauti. Il gonfiore del viso degli astronauti che spesso si può notare nei video è una frequente manifestazione di tale alterazione. Servono strumenti per identificare tali anomalie, anticipare decorsi patologici e intraprendere per tempo le necessarie contromisure.

La metodica maggiormente usata in tal senso è l’imaging medico a ultrasuoni, ossia l’ecografia, che si accompagna tradizionalmente al coinvolgimento di personale specializzato e operazioni di settaggio non indifferenti. La crew di Inspiration4 parteciperà a un progetto di ricerca coordinato dal Dr. Ashot Sargsyan di Houston e pensato per valutare se personale non-medico possa raccogliere informazioni di rilevanza clinica senza essere guidati dalla base di controllo.

Il team utilizzerà un device già precedentemente inviato sulla ISS con la missione CRS-22, il Butterfly iQ+, che in questa occasione verrà accoppiato a un iPhone 12 Pro. Realizzato dall’azienda healthtech inglese Butterfly Network (valutata già oltre il miliardo nel 2019), il Butterfly iQ+ è un ecografo portatile capace di eseguire diverse tipologie di scansioni a fronte di un set up iniziale estremamente semplice. Si collega a smartphone iOS e Android grazie alla relativa app di gestione. Grazie a un’interfaccia improntata alla semplicità di utilizzo e all’integrazione di IA, il training del personale potrà essere ridotto al minimo, restituendo immagini di alta qualità riguardanti le variazioni della struttura e dei movimenti dei fluidi nelle vene del collo, occhi, cistifellea e vescica.

Test cognitivi, wearable e monitoraggio ambientale

Come descritto in precedenti articoli, l’esplorazione spaziale è una sfida per la mente, oltre che per il corpo degli astronauti. La permanenza in un contesto fortemente inusuale e l’esposizione a innumerevoli fattori di rischio chimici, fisici e biologici, aumenta le probabilità d’insorgenza di anomalie comportamentali e cognitive. Sia individuali che di gruppo. Oltre a impattare le condizioni di benessere degli astronauti, il rischio è anche una significativa riduzione della performance, essenziale per il successo della missione.

Monitorare la performance cognitiva del personale diventa quindi una priorità. Per tale motivo il team del Dr. Mathias Basner dell’Università della Pennsylvania, ha sviluppato una libreria di test cognitivi che verranno somministrati digitalmente su iPad al personale della Inspiration4. I feedback cognitivi verranno correlati con i segnali vitali (quali ECG, movimento, qualità del sonno, saturazione di ossigeno nel sangue) raccolti mediante Apple Watch e con i dati ambientali misurati dalla capsula Dragon. Quest’ultima diventa parte integrante del sistema di monitoraggio, emergendo come sensore di attività, dinamiche comportamentali e parametri ambientali. Il miglior esempio di smart domotica che possiamo immaginare, che prevedibilmente verrà applicata ed estesa alla fase di colonizzazione di Luna e Marte. Con profonde implicazioni anche sulle soluzioni terrestri.

Rilevazione di biomarker da esposizione a radiazioni

I cambiamenti fisiologici dovuti all’esposizione all’ambiente spaziale, soprattutto alle radiazioni, possono essere evidenziati rilevando la presenza di specifici biomarker riscontrabili nel sangue e nella saliva. La necessità è sviluppare metodi di campionamento e analisi performanti. A causa delle limitazioni derivanti dall’ambiente spaziale, serve che siano anche relativamente facili da trasportare, settare e utilizzare.

Il team di ricerca del Dr. Fredric Zenhausern dell’Università dell’Arizona ha sviluppato in quest’ottica un sistema miniaturizzato per condurre saggi immunologici a flusso verticale (VFI), utili per eseguire test di saliva e sangue in tempi ridotti e con elevata facilità d’uso. Quando validato, sarà un significativo passo in avanti verso la possibilità degli astronauti di effettuare auto-diagnosi di biomarker per preservare salute e performance ottimali durante l’esplorazione spaziale.

Biobanche

Ogni missione rappresenta un grande opportunità di raccogliere una moltitudine di dati di rilevanza medico-scientifica. Con l’aumentare della frequenza delle missioni e con la diversificazione delle crew estese anche a passeggeri civili, immagazzinare tali dati rendendoli interoperabili e a disposizione delle future fasi dell’esplorazione spaziale diventa di estrema importanza. Tra gli obiettivi del TRISH, in collaborazione con il Dr. Eric Bershad del Baylor College di Houston, vi è la creazione di una biobanca di campioni biologici conservati criogenicamente e dati di ricerca derivati dai viaggi commerciali, parte di un programma più esteso intitolato MESH (Multimodal Evaluation of Spaceflight Health). Il progetto punta a standardizzare le modalità con cui vengono raccolti e condivisi i dati biomedicali, al fine d’incrementare sicurezza e salute delle crew supportando futuri iniziative in ottica di medicina personalizzata e predittiva.

Dai progetti di ricerca citati, emerge evidente il focus sull’impiego di device mobili di uso comune, quali smartphone, tablet e smartwatch. L’utilizzo di tali dispositivi da parte di una crew composta da astronauti civili mostra come le agenzie spaziali stiano definendo gli standard di una più ampia partecipazione del pubblico all’esplorazione spaziale. Un processo in cui i rischi e le sfide di certo non diminuiranno, ma dovranno essere affrontati con il supporto di tecnologie comuni in grado di compensare il naturalmente limitato livello di training civile rispetto agli astronauti professionisti.

La partenza della missione Inspiration4 è attualmente prevista per il 15 settembre.

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