Астронаути у свемиру: Шта се дешава са вашим мозгом на нултој гравитацији?

НАСА се обавезала да ће послати људе на Марс до 2030-их. Ово је амбициозан циљ када мислите да ће типично кружно путовање бити између три и шест мјесеци, а од посаде ће се очекивати да остану на црвеној планети и до двије године прије него што планетарно поравнање омогући повратак кући. То значи да астронаути морају да живе у смањеној (микро) гравитацији око три године - далеко изнад тренутног записа од 438 континуалних дана у свемиру који држи руски космонаут Валериј Пољаков.

У раним данима свемирских путовања, научници су напорно радили да би открили како да превазиђу силу гравитације тако да би се ракета могла катапултирати без Земљине вуче како би се људи спустили на Месец. Данас, гравитација остаје на врху дневног реда науке, али овог пута смо више заинтересовани за то како смањена гравитација утиче на здравље астронаута - посебно на њихове мозгове. На крају крајева, еволуирали смо да постоји унутар гравитације Земље (1 г), а не у бестежинском стању (0 г) или микрогравитацији Марса (0,3 г).

На који начин се људски мозак носи са микрогравитацијом? Лоше, укратко - иако су информације о томе ограничене. Ово је изненађујуће, с обзиром да смо упознати са ликовима астронаута који постају црвени и надути током бестежинског стања - феномен који је познат као "ефекат Чарли Брауна", или "синдром ножних ногу птичица". (ћелије и плазма) и цереброспинална течност померајући се ка глави, узрокујући да имају округла, подбухла лица и тање ноге.

Ове смене флуида су такође повезане са болестима кретања у простору, главобољама и мучнином. Они су такође, у скорије време, повезани са замагљеним видом услед повећања притиска док се проток крви повећава и мозак лебди према горе у лобањи - стање које се назива оштећење вида и синдром интракранијалног притиска. Иако НАСА сматра да је овај синдром највиши здравствени ризик за било коју мисију на Марс, утврђивање узрока и - још теже питање - како то спријечити, и даље остаје мистерија.

Где се моје истраживање уклапа у ово? Па, мислим да одређени делови мозга на крају добијају превише крви јер се азотни оксид - невидљиви молекул који се обично креће у крвотоку - накупља у крвотоку. Због тога се артерије које опскрбљују мозак опуштају, тако да се превише отварају. Као резултат овог неуморног пораста протока крви, крвно-мождана баријера - "апсорбер шока" мозга - може постати преоптерећена. То омогућава да се вода полако подиже (стање названо едем), узрокујући отицање мозга и повећање притиска које се такође може погоршати због ограничења у капацитету дренаже.

Мисли о томе као о ријеци која преплављује своје обале. Крајњи резултат је да нема довољно кисеоника довољно брзо у деловима мозга. Ово је велики проблем који би могао објаснити зашто долази до замагљеног вида, као и ефекте на друге вјештине, укључујући когнитивну агилност астронаута (како они мисле, концентрирају се, разуму и крећу се).

Путовање у “Вомит Цомет”

Да бисмо утврдили да ли је моја идеја била исправна, требало је да је тестирамо. Али уместо да затражи од НАСА-е путовање на Месец, избегли смо везе Земљине гравитације симулирајући бестежинско стање у посебном авиону названом "комета за повраћање".

Када се пењемо и пијући кроз ваздух, овај авион обавља до 30 ових “парабола” у једном лету да симулира осећај бестежинског стања. Трају само 30 секунди, и морам признати, врло је заразна, и стварно добијате натечено лице!

Када је сва опрема сигурно причвршћена, ми смо извршили мерења од осам добровољаца који су сваки дан у току једног дана обављали један лет. Ми смо мерили проток крви у различитим артеријама које снабдевају мозак преносивим допплер ултразвуком, који ради тако што одбија високофреквентне звучне таласе од циркулишућих еритроцита. Такође смо мерили нивое азотног оксида у узорцима крви из вене подлактице, као и друге невидљиве молекуле који су укључивали слободне радикале и протеине специфичне за мозак (који одражавају структурно оштећење мозга) који би нам могли рећи да ли крвно-мождана баријера има били присилно отворени.

Наши почетни налази су потврдили оно што смо очекивали. Нивои азотног оксида су се повећали након поновљених нападаја бестежинског стања, а то се поклопило са повећаним протоком крви, посебно кроз артерије које опскрбљују задњу страну мозга. Ово је присилило крвно-мождану баријеру да се отвори, иако није било доказа о структуралном оштећењу мозга.

Ми сада планирамо да пратимо ове студије са детаљнијим проценама крвних и флуидних смена у мозгу користећи технике снимања као што је магнетна резонанца да бисмо потврдили наше налазе. Такође ћемо истражити ефекте које контра-мере као што су гумене усисне панталоне - које стварају негативан притисак у доњој половини тела, са идејом да могу помоћи да "исисају" крв из мозга астронаута - као и лекове да се супротстави повећању азотног оксида. Али ови резултати не само да побољшавају путовање у свемир - они такође могу пружити вриједне информације о томе зашто је “гравитација” вјежбања добар лијек за мозак и како се може заштитити од деменције и можданог удара у каснијем животу.

Овај чланак је првобитно објављен на Тхе Цонверсатион би Дамиан Баилеи. Прочитајте оригинални чланак овде.