Как длительные космические миссии меняют мозг

Длительное пребывание в космосе вызывает изменения в структуре мозга, пишет Big Think. В ходе недавнего исследования ученые смогли установить связь между этим явлением и случаями нарушения зрения у космонавтов.

Питер Роджерс (Peter Rogers)

Данные НАСА, Европейского космического агентства и Роскосмоса показывают, что длительное пребывание в космосе вызывает изменения в мозгу, некоторые из которых связаны с проблемами со зрением.

В 2015 году НАСА выпустило 152-страничный доклад, в котором сообщалось о том, что астронавты часто управляли космическими аппаратами, страдая проблемами со здоровьем. Однако эти проблемы не были обусловлены влиянием какого-либо токсического вещества. Они возникали из-за отсутствия гравитации.

Согласно предшествующим неврологическим исследованиям космических путешественников, длительное пребывание в условиях микрогравитации вызывает изменения в структуре мозга. Однако ученым сложно связать эти изменения с какими-то определёнными расстройствами или симптомами, поскольку не так много людей проводили длительные периоды времени в космосе, а значит данных мало.

Недавно группа американских, европейских и российских ученых решили эту проблему, собрав данные о своих посещавших космос коллегах. Согласно их исследованию, у всех космонавтов – американцев, европейцев и россиян – после возвращения на Землю отмечались сходные изменения в мозгу. Однако у американцев были значительные отличия.

У американских астронавтов, применяющий иной метод борьбы с микрогравитацией, был увеличен участок мозга, связанный с проблемами со зрением.

Даже ранние космонавты сообщали о неврологических симптомах

Когда человечество только начало совершать полеты в космос, о том, как пребывание там скажется на биологической системе, задумывались мало. Действительно, в начале руководство НАСА считало, что космические полеты – это дело инженерии и физики, и биологии там не место.

Однако уже в самом начале многие астронавты сообщали о различных симптомах – чаще всего об укачивании. Для большинства людей такое состояние нормально, особенно если они вдруг совершают космический полет. Астронавтов же специально готовят, чтобы такой проблемы у них не возникало. В начале на эти симптомы особого внимания не обращали. Однако, когда космические полеты стали длится дольше и началось изучение лунной поверхности, астронавты стали сообщать о более тревожных симптомах.

Согласно докладу НАСА от 2015 года, астронавты, проводившие длительное время в космосе, сообщали о проблемах с координацией движений и нарушениях зрения. А это очень плохо, если речь идет о человеке, который управляет оборудованием на миллиарды долларов в открытом космосе.

Одним особо распространенным нарушением зрения – нейроглазным синдромом (SANS), связанным с полетом в космос – страдает до 70% астронавтов НАСА, участвующих в длительных миссиях на Международной космической станции. Эти симптомы свидетельствуют о неврологических изменениях, так что для астронавтов стало обычной практикой делать МРТ до и после полета.

На этих снимках мозга видны значительные структурные изменения. Группа международных исследователей попыталась определить, связаны ли эти изменения в мозгу с SANS. Донна Робертс (Donna Roberts), нейрорадиолог Медицинского университета Южной Каролины, помогавшая в проведении исследования, объяснила в пресс-релизе:

"Объединяя данные, мы получаем большую выборку. Для подобных исследований это важно. Когда вы ищете статистическую значимость, вам нужно больше объектов исследования".

Увеличение периваскулярных пространств связано с нарушениями зрения

Исследование было сфокусировано на 24 американцах, 13 россиянах и небольшом числе космонавтов европейского космического агентства (точное число не сообщается). Ученые изучили МРТ-снимки мозга космонавтов до и после того, как они провели шесть месяцев на МКС (всего на космической станции побывало 256 человек).

После пребывания в космосе у всех путешественников наблюдались сходные изменения в мозгу: накопление спинномозговой жидкости и сокращение пространства между мозгом и окружающей мембраной в верхней части головы. Однако у американцев наблюдались бóльшие увеличения в зоне мозга, которая во время сна выступает в качестве системы очистки, то есть в периваскулярных пространствах.

Когда исследователи обратились к записям об офтальмологических осмотрах космонавтов, выяснилось, что восемь (33,3%) из них страдали SANS, и периваскулярные пространства у них были больше, чем у тех, кто с этим синдромом не столкнулся. Получается, что увеличение периваскулярных пространств связано с развитием SANS.

У российских космонавтов периваскулярные пространства не были увеличены, а это значит, что какие-то различия в протоколе могут способствовать защите здоровья. В качестве одного из объяснений исследователи привели разницу в мерах борьбы с микрогравитацией и режиме упражнений с повышенным сопротивлением, что может сказываться на перераспределении мозговой жидкости.

"Хотя влияние (мер борьбы с микрогравитацией и режима упражнений с повышенным сопротивлением) на мозг во время космического полета неизвестно, они могут частично объяснять различия в изменениях периваскулярных пространств астронавтов и космонавтов. Мы не можем исключать, что иные факторы (например, рацион) также влияют на эти различия", – написали авторы исследования.