Длительные космические полеты нарушают зрение космонавтов

Увидеть звезды во всей их красе изнутри космического корабля, возможно, удастся раз в жизни, но если вы проведете в космосе слишком много времени, Земля может стать для вас зрелищем. 

На этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences было опубликовано новое исследование, согласно которому длительные космические полеты могут ухудшить зрение астронавта. Было обнаружено, что состояние зрения, называемое нейро-окулярным синдромом, связанным с космическими полетами, или SANS, связано с объемом заполненных жидкостью пространств, которые окружают кровеносные сосуды в мозге. Это состояние может вызвать у астронавтов нечеткость зрения и тошноту. 

Джузеппе Барисано, ведущий автор и исследователь в области неврологии из Университета Южной Калифорнии, в сотрудничестве с международной группой ученых исследовал, как изменяется мозг астронавта в космосе. 

"Это исследование, вероятно, является крупнейшим нейровизуализационным исследованием [проведенным] среди астронавтов, и первым исследованием, включающим данные МРТ астронавтов и космонавтов из трех различных космических агентств", - говорит Барисано. 

Во время программы Space Shuttle астронавты отправлялись в космос на несколько недель за раз и возвращались на Землю без проблем со зрением. Но когда экипаж перешел к более длительному пребыванию в космосе на борту Международной космической станции, они начали сообщать об изменениях в своем зрении. 

Когда врачи исследовали их глаза, они увидели мельчайшие изменения, а иногда и отек зрительного нерва - пучка нервных волокон в задней части глаза, который передает зрительную информацию в мозг. Этот отек может вызывать головную боль, тошноту и нечеткость зрения. 

Известно, что после полета из космоса симптомы также напоминают состояние, называемое идиопатической внутричерепной гипертензией - расстройство, возникающее из-за высокого давления вокруг мозга, которое может вызвать изменения зрения и головные боли. 

Все эти побочные эффекты - плохие новости для космических путешественников. 

Чтобы лучше понять, как космос изменяет зрение человека, команда проанализировала снимки МРТ 24 астронавтов НАСА, 13 космонавтов Роскосмоса и неопределенного числа членов экипажа ЕКА. Они делали снимки в течение двух недель до и после шестимесячных космических полетов на МКС. Затем Барисано и его коллеги сравнили количество жидкости, скопившейся после космического полета в периваскулярных пространствах астронавтов и космонавтов, которые представляют собой отсеки вокруг кровеносных сосудов в мозге человека.

На Земле, если эти структуры больше, чем обычно, это может быть признаком ухудшения здоровья мозга. Прошлые исследования связывали увеличение жидкости в периваскулярных пространствах с рядом заболеваний и состояний здоровья, включая болезнь Альцгеймера, гипертонию, сосудистую деменцию и легкую травматическую травму мозга, которая отражает ранние и необратимые изменения мозга. Исследователи определили, что длительное пребывание в космосе тесно связано с увеличением общего объема жидкости в периваскулярных пространствах. 

Необходимы дополнительные исследования, чтобы выяснить причину такого увеличения объема жидкости, но, скорее всего, это еще один неблагоприятный эффект жизни в космической среде. Например, в условиях невесомости лица космонавтов часто становятся раздутыми из-за сильной смены жидкости в организме. Некоторые предыдущие члены экипажа МКС даже придумали термин "пухлая голова, птичьи ноги", чтобы описать этот эффект. Такое общее смещение жидкостей в организме может привести к таким проблемам, как закупорка носовых пазух или даже космическая анемия, но SANS вызывает смещение спинномозговой жидкости в сторону головы, что приводит к структурным изменениям в мозге и глазах. Предыдущие исследования также связывали повышение давления внутри головы в условиях микрогравитации со структурными изменениями в форме глаза.  

Хотя их результаты показывают, что люди способны адаптироваться к длительному воздействию микрогравитации, результаты членов экипажей из разных агентств отличались. Например, увеличение количества жидкости было более заметным у астронавтов НАСА, чем у их российских коллег. Поскольку они живут в одной среде и подвергаются воздействию одних и тех же видов радиации и микрогравитации, нет простого объяснения, почему они показали такую разницу, говорит Барисано. 

"Одно из возможных объяснений может быть связано с контрмерами против микрогравитации, которые несколько отличаются у астронавтов НАСА по сравнению с космонавтами Роскосмоса, - говорит он.

Эти контрмеры включают протоколы высокорезистивных упражнений, которые могут повлиять на перераспределение жидкости в мозге. Российские космонавты используют технику под названием "отрицательное давление в нижней части тела" (LBNP). Космонавты помещают свое тело в камеру, которая действует как присоска - снижение давления внутри приводит к тому, что жидкости из верхней части тела перемещаются обратно в нижнюю часть тела. Хотя этот метод эффективен, он не означает, что он является ответом на все их космические проблемы.  

Барисано надеется, что результаты исследования можно будет использовать для прогнозирования того, какие астронавты станут жертвами этого состояния, и заранее подготовиться к такой возможности.  

Хотя это заболевание до сих пор не получило широкого распространения, SANS может поразить до 70 процентов всех астронавтов. Чтобы попытаться остановить или замедлить развитие этого состояния, НАСА предпринимает усилия по обеспечению профилактических медицинских мер для астронавтов перед длительными полетами. 

"Они фактически отправляют астронавтов с дополнительной парой очков, потому что знают, что в космосе их зрение будет меняться", - говорит Донна Робертс, профессор колледжа медицины Медицинского университета Южной Каролины. 

Эти "очки космического предвидения" представляют собой полностью регулируемые очки, которые можно перефокусировать, подобно биноклю, в соответствии с потребностями зрения астронавта. 

Но глазные проблемы - даже те, которые имеют предварительные решения - будут мешать только первой партии межпланетных исследователей. "Это не лучшее решение, если мы планируем основать постоянную колонию на Луне, а затем отправиться на Марс", - говорит Робертс. 

Хотя в исследовании не учитывались некоторые факторы образа жизни, такие как пол или диета, неизвестно, проходит ли эффект от SANS в конечном итоге на Земле, в основном потому, что его трудно отследить. По словам Робертса, политика НАСА не предусматривает проведение тестов для астронавтов через несколько месяцев после их возвращения, но если люди хотят понять, как космос влияет на мозг, необходимо использовать более совершенные методы визуализации астронавтов, прежде чем человечество отправится в космос. 

Робертс говорит, что здоровье человека в космосе должно быть лучше изучено, если "мы собираемся сохранить людей здоровыми и безопасными, счастливыми и работоспособными". 

"Технология существует, чтобы добраться до Марса, это даже не проблема", - говорит она. "Самый сложный вопрос из всего этого - человеческое тело, а самый сложный из всех - человеческий мозг".