Деякі дивні речі відбуваються з нашим мозком у невагомості

(NASA)

НАСА взяло на себе зобов’язання відправити людей на Марс до 2030-х років .

Це амбітна мета, якщо ви думаєте, що типова подорож туди й назад триватиме від трьох до шести місяців, а екіпажі повинні залишатися на червоній планеті до двох років, перш ніж планетне вирівнювання дозволить повернутися додому.

Це означає, що астронавти повинні жити в умовах зниженої (мікро) гравітації близько трьох років – значно більше, ніж поточний рекорд 438 безперервних днів у космос проводив російський космонавт Валерій Поляков.



На початку космічної подорожі вчені наполегливо працювали, щоб з’ясувати це як подолати силу тяжіння щоб ракета могла катапультуватися, вивільнившись від тяжіння Землі, щоб висадити людей місяць .

Сьогодні гравітація залишається на вершині наукового порядку денного, але цього разу нас більше цікавить, як знижена гравітація впливає на здоров’я астронавтів, особливо на їхній мозок. Зрештою, ми еволюціонували, щоб існувати в межах земної гравітації (1 г), а не в умовах невагомості космосу (0 г) чи мікрогравітації Марс (0,3 г).

Тож як саме людський мозок справляється з мікрогравітацією?

Погано, в двох словах – хоча інформація про це обмежена.

Це дивно, адже ми знайомі з космонавтами. обличчя стає червоним і роздутим під час невагомості – явище, ніжно відоме як Ефект Чарлі Брауна ' або ' синдром опухлої голови пташиних ніг '.

Це пов’язано з тим, що рідина, яка складається переважно з крові (клітин і плазми) і спинномозкової рідини, зміщується в бік голови, через що вони мають круглі, одутлі обличчя і тонші ноги.

Ці зміни рідини також пов’язані з космічною хворобою, головним болем і нудотою.

Вони також нещодавно були пов’язане з розмитим зором через підвищення тиску, коли кровотік збільшується, а мозок піднімається вгору всередині черепа – стан, який називається синдромом порушення зору та внутрішньочерепного тиску.

Незважаючи на те, що НАСА вважає цей синдром найбільшим ризиком для здоров’я під час будь-якої місії на Марс, з’ясувати, що його викликає, і – ще складніше питання – як йому запобігти, все ще залишається загадкою.

Тож де моє дослідження вписується в це?

Ну, я думаю, що певні частини мозку отримують занадто багато крові, тому що оксид азоту – невидима молекула, яка зазвичай плаває в крові – накопичується в крові.

Це змушує артерії, що постачають мозок кров’ю, розслаблятися, так що вони занадто розкриваються. У результаті цього невпинного притоку крові гематоенцефалічний бар’єр – «амортизатор» мозку – може бути перевантажений.

Це дозволяє воді повільно накопичуватися (стан, який називається набряком), спричиняючи набряк мозку та підвищення тиску, який також може погіршуватися через обмеження його дренажної здатності.

Подумайте про це як про річку, що вийшла з берегів. Кінцевим результатом є те, що недостатня кількість кисню потрапляє до частин мозку досить швидко.

Це велика проблема, яка може пояснити, чому виникає затуманення зору, а також вплив на інші навички, включаючи когнітивну спритність астронавтів (як вони думають, концентруються, розмірковують і рухаються).

Подорож на 'блювотній кометі'

Щоб зрозуміти, чи правильна моя ідея, нам потрібно було її перевірити. Але замість того, щоб просити НАСА про подорож на Місяць, ми позбулися зв’язків земного тяжіння, імітуючи невагомість у спеціальний літак на прізвисько 'блювотна комета' .

Піднімаючись, а потім занурюючись у повітря, цей літак виконує до 30 таких «парабол» за один політ, щоб імітувати відчуття невагомості.

Вони тривають лише 30 секунд, і я повинен визнати, що це дуже звикає, і ви дійсно отримуєте пухке обличчя!

Надійно закріпивши все обладнання, ми провели вимірювання у восьми волонтерів, які щодня здійснювали один політ протягом чотирьох днів.

Ми виміряли кровотік у різних артеріях, що живлять мозок, за допомогою портативного ультразвукового допплера, який працює шляхом відбивання високочастотних звукових хвиль від циркулюючих еритроцитів.

Ми також виміряли рівень оксиду азоту в зразках крові, взятих із вени передпліччя, а також інших невидимих ​​молекул, які включали вільні радикали та специфічні для мозку білки (які відображають структурні пошкодження мозку), які могли б сказати нам, чи є гематоенцефалічний бар’єр. було примусово відкрито.

Наші перші висновки підтвердили те, що ми очікували. Рівень оксиду азоту підвищувався після повторних періодів невагомості, і це збігалося зі збільшенням кровотоку, особливо через артерії, які живлять задню частину мозку.

Це призвело до відкриття гематоенцефалічного бар'єру, хоча доказів структурного пошкодження мозку не було.

Зараз ми плануємо продовжити ці дослідження з більш детальною оцінкою змін крові та рідини в мозку за допомогою методів візуалізації, таких як магнітний резонанс, щоб підтвердити наші висновки.

Ми також збираємося досліджувати вплив контрзаходів, таких як гумові відсмоктувальні штани, які створюють негативний тиск у нижній половині тіла з ідеєю, що вони можуть допомогти «відсмоктувати» кров із мозку астронавта, а також наркотики. щоб протидіяти збільшенню оксиду азоту.

Але ці відкриття не лише покращать космічні подорожі – вони також можуть надати цінну інформацію про те, чому «гравітація» фізичних вправ є хорошими ліками для мозку та як вона може захистити від деменції та інсульту в майбутньому житті.

Деміан Бейлі , професор кафедри фізіології та біохімії, Університет Південного Уельсу .

Ця стаття перепублікована з Розмова за ліцензією Creative Commons. Читати оригінальна стаття .

Про Нас

Публікація Незалежних, Перевірених Фактів Звітів Про Здоров'Я, Космос, Природу, Технології Та Навколишнє Середовище.