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Abstract

Für den Erfolg zukünftiger explorativer Raumfahrtmissionen ist es entscheidend, die Ein-flüsse von Langzeitaufenthalten im Weltraum auf den menschlichen Organismus zu erfassen, ihr Ausmaß zu quantifizieren und damit mögliche operationelle und gesundheitliche Risiken vorherzusagen. Insbesondere die Auswirkungen auf das zentrale Nervensystem und die Plastizität des Gehirns sind dabei von zunehmender Bedeutung. Die genauen strukturellen und funktionellen Anpassungen des Gehirns, ihre Mechanismen und molekularen Signaturen, die Wechselwirkungen unterschiedlicher Faktoren und Stressoren sowie mögliche Dosis-Wirkungs-Beziehungen sind bislang kaum untersucht. Ebenso gibt es nur keine oder nur wenige Daten zur Bedeutung geschlechtsspezifischer, interindividueller Unterschiede und der Wechselwirkung verschiedener Stressoren im Weltraum. Um diesen Bedarf zu adressieren, bestand das übergreifende Ziel des Vorhabens in der Gewinnung neuer Erkenntnisse über die zu erwartenden neurokognitiven Veränderungen und ihren physiologischen Mechanismen bei bemannten Langzeitmission auf der Internationalen Raumstation ISS. Im Rahmen des NASA-Projekts CIPHER werden hierfür im Experiment Spatial Cognition bild-gebende, biochemische und verhaltensbasierte Daten vor, während und nach 2-monatigen, 6-monatigen und 1-jährigen Aufenthalten auf der ISS an AstronautInnen erhoben und hin-sichtlich der primären Endpunkte mit einer geschlechts- und altersangepassten Kontroll-gruppe verglichen. Das CIPHER-Projekt ist mit einer Gesamtlaufzeit von ca. 12 Jahren eingeplant und startete 2021. In der ersten dreijährigen Projektphase wurde mit der Untersuchung von vier AstronautInnen begonnen. Der Bericht fasst die Ergebnisse der Förderung der ersten drei Projektjahre zusammen.

Understanding, predicting, and mitigating the effects of long-term space travel on the human body is crucial for the success of future space missions. Specifically, the impact on the central nervous system and brain plasticity is of increasing importance. However, the exact structural and functional adaptations of the brain, the mechanisms behind these changes, and the molecular signatures involved are currently not well understood. Additionally, the interactions between different factors and stressors in space, as well as the potential sex-specific and inter-individual differences, need further investigation. To address these gaps, a project was conducted with the goal of gaining new insights into the neurocognitive changes that occur during long-term stays on the International Space Station (ISS) and understanding their physiological mechanisms. This research is vital for predicting operational and health risks associated with space travel and ensuring the well-being of astronauts on future missions. As part of the NASA project CIPHER, imaging, biochemical and behavioural data are collected in the Spatial Cognition experiment before, during and after 2-month, 6-month and 1-year stays on the ISS in astronauts compared with a sex- and age-matched control group with regard to the primary endpoints. The CIPHER project is scheduled to run for a total of around 12 years and started in 2021. The first three-year project phase began with the examination of four astronauts. The report summarizes the results of the funding for the first three years of the project.