Lancement de SpaceX vendredi : les astronautes porteront des casques de suivi du cerveau en microgravité

Quatre humains courageux sont sur le point de monter dans l’espace. Pendant 10 jours, ils appelleront la Station spatiale internationale à la maison dans le cadre de la mission Axiom-1, une entreprise pionnière visant à amener le tout premier équipage entièrement privé sur le laboratoire spatial.

Le jour du décollage, prévue pour vendredinous verrons le Kennedy Space Center de la NASA guider l’équipe à travers un compte à rebours historique – mais dans les coulisses, un quatuor méconnu de biologique les centres de contrôle seront également en alerte maximale.

Les cerveaux des astronautes s’enflammeront, les gardant convaincants pour une expédition ardue à venir. Ensuite, une fois sortis de l’atmosphère terrestre, ces organes cruciaux devront continuer à travailler en microgravité, connue pour altérer les tissus cérébraux.

La startup israélienne de neurosciences Brain.space est déterminée à capturer tous les détails impressionnants et intelligents de ce changement radical.

« Chaque organe est mesuré dans l’espace – masse corporelle, température, fréquence cardiaque – tout est mesuré, sauf cet organe », m’a dit Yair Levy, co-fondateur et PDG de Brain.space sur Zoom. « Nous allons voir si nous pouvons identifier si le cerveau s’adapte à une nouvelle homéostasie dans l’espace. »

Brain.space enverra un casque spécial en orbite avec les membres du vol Larry Connor, Michael López-Alegría, Mark Pathy et Eytan Stibbe sur la capsule SpaceX Crew Dragon d’Ax-1.

Il est conçu pour exploiter les données d’activité cérébrale en temps quasi réel. (Cela rappelle aussi indéniablement l’ancienne armure de combat, sauf avec une tonne de capteurs électriques recouvrant uniformément l’intérieur).

L’équipage de l’Ax-1 effectuera des tests cognitifs tout en portant le casque avant, pendant et après le décollage. Une fois terminées, leurs données cérébrales seront disponibles pour tous les chercheurs à étudier. Cela signifie que des experts du monde entier peuvent exploiter ces preuves expérimentales et commencer à décoder la façon dont l’esprit humain se transforme lorsqu’il est confronté aux périls de la microgravité.

Pour le moment, nous ne connaissons pas tout à fait la réponse à cette question.

« Il y a deux énormes mystères pour l’humanité », a déclaré Levy. « L’un est l’espace, et l’autre est l’esprit. »

Des cerveaux humains dans le vide

Même si les scientifiques ont jusqu’à présent compilé une abondance de données sur la façon dont la microgravité affecte le corps humain, la plupart des informations se limitent à des facettes telles que l’affaiblissement de la masse musculaire ou la perte de densité osseuse.

Nous n’avons pas assez de données sur le cerveau humain – et cela pourrait poser un problème pour nos rêves écarquillés de plonger plus loin dans l’univers.

Si nous voulons installer en toute sécurité des bases lunaires, habiter des colonies martiennes ou même rechercher des ressources sur des astéroïdes, nous devons savoir comment nos esprits vont se mesurer aux environnements spatiaux difficiles.

Une revue de 2021 publiée dans la revue Nature, par exemple, indique que même si nous savons que les ajustements dynamiques des fluides basés dans l’espace et l’apesanteur affectent le système nerveux central de notre corps, ou centre de traitement du cerveau, « les effets des vols spatiaux de longue durée sur le [central nervous system] et l’impact qui en résulte sur la santé de l’équipage et les performances opérationnelles reste largement inconnu. »

« Ce que nous savons à partir de lambeaux de preuves », a expliqué Levy, « c’est que les scans IRM des astronautes après des missions à long terme – sur des mois – ont indiqué des changements anatomiques. En réalité, cependant, il y a un manque total de connaissances sur ce qui se passe. au cerveau lors d’une mission spatiale réelle. »

Au fil des ans, les scientifiques ont appris un peu comment notre cerveau change avec la microgravité. Bien que, pour trouver des informations détaillées, ils ont généralement dû innover dans leurs expériences. Certains ont simulé l’apesanteur au sol pour voir comment le cerveau des volontaires est altéré, et d’autres ont réalisé des expériences de microgravité sur des rats. Mais aucun de ces angles n’offre la preuve de la réalité. Il y a une lacune dans la recherche, et une qui aurait pu persister, selon Levy, car actuellement, l’équipement d’analyse du cerveau n’est pas vraiment assez portable ou simple à manipuler.

L’imagerie par résonance magnétique, ou IRM, par exemple, utilise des champs magnétiques et des ondes radio pour générer des images détaillées du cerveau… mais elles sont bien trop grosses pour être lancées dans l’espace. Les instruments d’électroencéphalogramme, ou EEG, les capteurs sont beaucoup plus petits, mais ont leurs propres défis.

« Il mesure l’activité cérébrale avec un champ électrique généré par les neurones », a déclaré Levy, mais « ce processus dépend vraiment de l’expertise de l’opérateur et la qualité du signal est assez médiocre ». Ainsi, il pourrait être difficile d’avoir des astronautes, qui pour la plupart ne sont pas médecins, travaillent sur un EEG et envoient facilement des informations cérébrales jusqu’à la Terre.

C’est là qu’intervient la nouvelle technologie de Brain.space. C’est comme un EEG, mais convivial.

EEG 2.0

Des poils de brosse à dents, un ordinateur et une puce électronique – tous sont les principaux ingrédients de ce que Levy appelle « l’appareil EEG le plus efficace, le moins cher et le plus facile à utiliser au monde », alias le casque et la plate-forme de collecte de données de Brain.space.

Selon Levy, trois des quatre astronautes d’Ax-1 porteront à tour de rôle le casque aux allures de science-fiction, qui contient 460 capteurs électriques équipés d’un tas de poils de brosse à dents. Ces poils facilitent le contact de chaque capteur avec la peau du porteur pour une collecte optimale des données cérébrales.

« Nous avons trouvé un endroit où nous pouvons nous procurer des matériaux, il y a donc beaucoup d’ingéniosité » dans la conception du matériel, a déclaré Levy en me montrant comment brancher chaque capteur de poils de brosse à dents dans le casque. « Et, ‘boum' », s’exclama-t-il une fois terminé. « C’est si simple. »

Tout en portant le casque, chaque astronaute participant effectuera des tests cognitifs informatisés. Au fur et à mesure que ces tests sont effectués, les capteurs captent des signaux électriques neurologiques en un clic. Ces signaux seront enregistrés sur une puce qui est également intégrée dans le casque, et l’ensemble du processus, a expliqué Levy, prendra environ 10 à 15 minutes.

Ensuite, l’équipage branchera la puce de stockage dans un ordinateur, et les algorithmes de Brain.space passeront au crible tout cela et le transformeront en informations facilement compréhensibles pour les chercheurs du monde entier. Chaque membre d’équipage effectuera l’ensemble de la procédure trois fois tout au long de la mission, explique Levy.

Et, pour tenir compte des tests spatiaux, les examens cognitifs de Brain.space sont intégrés à l’ordinateur portable de l’ISS, qui transmettra ensuite les données de la puce vers la Terre. Bien que ce dernier morceau soit un peu délicat.

« Nous devons planifier cela, car nous devons comprendre sur quels satellites il va rebondir. Tout est compliqué au niveau de la NASA », a déclaré Levy.

Les mystères du cerveau au-delà de l’espace

Lorsque Levy et son équipe ont lancé Brain.space, ils ne savaient pas qu’ils regarderaient le ciel avec la NASA un jour. En fait, Levy a fait remarquer que l’entreprise n’était pas du tout censée être une entreprise de matériel qui fabrique des casques de surveillance du cerveau.

D’abord et avant tout, « notre objectif principal est d’aider les gens ici », a déclaré Levy.

Le désir ultime de la startup est de fournir des données d’activité cérébrale compréhensibles et accessibles aux médecins, chercheurs et même aux développeurs qui souhaitent créer des applications ou des produits pertinents pour le cerveau.

C’est pourquoi Levy affirme que le logiciel de collecte de données est au cœur de leur mission.

Lorsque les chercheurs vérifient les données cérébrales de l’équipage Ax-1, par exemple, ils se heurtent à une interface de programmation d’application conviviale, ou API. « L’objectif final », a déclaré Levy, « est de le rendre aussi facile à intégrer à l’activité cérébrale que d’utiliser une API Stripe, ou de brancher toutes vos données de fitness à partir de votre Apple Watch. »

« Nous opérons actuellement sous toutes les réglementations en matière de confidentialité, et les données que nous acquérons des volontaires sont totalement anonymes », a-t-il noté, expliquant pourquoi toutes les données cérébrales peuvent être open-source. « Nous collectons des données démographiques générales telles que l’âge, la dextérité de la main – gauche ou droite – le sexe et, plus important encore, l’étiquetage des données généré par la tâche effectuée lors de l’acquisition des données. »

Regardant vers l’avenir, Levy compare sa vision de Brain.space à l’évolution de notre monde Réseau GPSassimilant les systèmes de navigation aux algorithmes de collecte de données de Brain.space.

« Lorsque l’iPhone a reçu le chipset GPS initial, les gens étaient comme » Super, la cartographie «  », a-t-il déclaré. « Mais personne ne pouvait imaginer Uber, ni la livraison à domicile, ni les rencontres en ligne utilisant la géolocalisation. »

Avec des données cérébrales facilement disponibles, qui peut dire ce que l’innovation peut nous apporter, que l’idée vienne d’un médecin, d’un développeur de jeux vidéo, d’un chercheur universitaire ou d’un ingénieur en logiciel Big Data. Vraiment, les possibilités sont infinies.

Mais en ce moment, l’équipe se concentre sur la toute première grande application de leur technologie : dévoiler ce qui arrive au cerveau humain en microgravité.

« Nerveux » est le mot que Levy utilise quand je lui demande ce qu’il pense du lancement à venir. Mais il suit rapidement avec « fierté ». Le casque cérébral de Brain.space sera bientôt sur l’ISS, aidant à ouvrir la voie aux humains pour regarder plus loin dans l’univers que jamais auparavant.