Грызуны-астронавты предполагают, что полет на Марс сделает нас тревожными, забывчивыми и боязливыми

Наш мозг может испытывать аналогичные трудности в условиях космической радиации.

Отредактировано 2023-15-06
Фотография Марса

Человеческий организм развивался для жизни на Земле, поэтому неудивительно, что космос ставит нас в тупик. Без гравитации астронавты на Международной космической станции теряют мышцы и кости (несмотря на ежедневные многочасовые тренировки), начинают плохо видеть и развивают странную иммунную систему. А частицы-изгои, проносящиеся в глубоком космосе за пределами защитного магнитного пузыря Земли, угрожают нарушить тонкую работу человеческого разума.

Ученые уже много лет знают, что частицы радиации, встречающиеся в открытом космосе, не только повреждают ДНК, но и разрушают мозг. Однако все эти исследования проводились с помощью ускорителя частиц, который в течение нескольких минут облучал грызунов радиацией, длившейся от нескольких месяцев до нескольких лет. Первое исследование, проведенное на мышах в реалистичных условиях, похожих на космические, с помощью новой установки, способной доставлять радиацию в медленном капельном режиме, подтверждает, что нейтронные и фотонные частицы значительно нарушают их нервную систему. Если люди столь же чувствительны, утверждается в исследовании, то несколько членов экипажа из пяти человек будут страдать от неврологических симптомов, таких как повышенная тревожность или ухудшение памяти во время многолетней миссии на Марс.

"В мире радиобиологии существует множество литературы, в которой говорится о том, что снижение мощности дозы облучения делает все лучше", - говорит Чарльз Лимоли, профессор радиологии Калифорнийского университета в Ирвайне и соавтор исследования. "Это правда, но не для мозга".

Одна из комнат в Университете штата Колорадо, финансируемая НАСА, действует очень похоже на космический корабль. Самородок радиоактивного калифорния-252 омывает помещение нейтронами и высокоэнергетическими световыми лучами, имитируя внутренности корабля, летящего на Марс. Любое существо, проводящее целый день внутри корпуса, получает примерно столько же радиации, хотя и разных типов частиц, как и после дня, проведенного в открытом космосе.

Сорок мышей провели шесть месяцев в радиационной комнате - примерно столько же, сколько длится путешествие на Марс в один конец, в то время как контрольная группа такого же размера пользовалась всеми защитными свойствами магнитного поля Земли. После этого исследователи отправили мышей в три лаборатории и изучили, что произошло с их нервной системой на трех уровнях.

На клеточном уровне исследователи обнаружили, что клетки гиппокампа (часть мозга, связанная с памятью), подвергшиеся воздействию радиации, труднее вызвать активность, чем нейроны не подвергшихся облучению людей. Эти результаты совпали с результатами на уровне сети, которые показали, что группы нейронов в гиппокампе стали менее способны к сотрудничеству, неспособны к совместной работе, связанной с памятью и обучением. Однако Лимоли предполагает, что радиационный ущерб может распространяться и на другие области мозга.

"Помните, что эти животные были [полностью] облучены. Нет никаких оснований подозревать, что пострадала только одна область мозга", - сказал он. "В двух словах, нарушена цепная активность мозга".

Радиация нарушила и поведение животных. Лимоли и его команда подвергли мышей целому ряду тестов, призванных выявить различные аспекты их психического состояния. Например, ученые устраивали свидания с другими мышами, чтобы проверить их экстравертность, и меняли в клетках лего на резиновых уточек, чтобы проверить, заметят ли мыши новичка. Они также научили своих подопытных бояться ударов током после определенного сигнала, а затем отменяли удары и смотрели, сколько времени потребовалось грызунам, чтобы понять, что опасность исчезла.

Мыши, подвергшиеся воздействию радиации, отставали от своих собратьев по всем показателям. Во время игр космические мыши тратили в среднем в два раза больше времени на антисоциальное поведение. Когда в их клетке появлялась новая игрушка, они тратили на ее осмотр на треть больше времени. После прекращения воздействия электрического тока они на треть чаще продолжали его бояться.

В целом, результаты, опубликованные недавно в журнале eNeuro, рисуют картину, в которой космическая радиация заставляет астронавтов, которые должны работать на пике умственного и физического состояния, становиться замкнутыми, тревожными, забывчивыми и боязливыми. И эти ментальные и эмоциональные изменения накладываются на побочные эффекты шестимесячного пребывания в замкнутом пространстве с той же горсткой людей. Никто не знает, в какой степени результаты, полученные на грызунах, могут быть применимы к людям, но, по оценкам исследователей, один из пяти астронавтов будет испытывать вызванное радиацией беспокойство по пути на Марс, а у одного из трех будут проблемы с памятью.

Более того, все эти тесты проводились через три-шесть месяцев после того, как мыши вышли из радиационной комнаты, что говорит о длительном эффекте. "Это очень важно", - говорит Лимоли. "Это не что-то, что поднимается и опускается и возвращается к норме".

Випан Парихар, коллега Лимоли, который не принимал участия в этом исследовании, но в прошлом изучал воздействие радиации на мышей, назвал полученные результаты "фантастическими" и сказал, что они будут иметь далеко идущие последствия для будущих астронавтов. В частности, он указал на то, что облученные мыши с трудом забывали свой страх, что говорит о том, что астронавтам может быть трудно переключаться с одной задачи на другую, и они могут стать более склонными к посттравматическому стрессовому синдрому.

Тем не менее, оба исследователя подчеркивают, что хотя радиация может представлять собой одну из самых больших технических проблем для миссии на Марс, она не обязательно должна остановить полет. Космические корабли и скафандры, созданные из пока неизвестных материалов, могут остановить частицы на своем пути, а будущие лекарства смогут смягчить худшие последствия радиации, которая проникает в организм. На этом раннем этапе, говорят они, главное - помочь мировым космическим агентствам знать, чего ожидать.

Астронавты "Аполлона" находились в космосе две недели. Эти [астронавты, отправляющиеся на Марс] будут находиться там два с половиной года", - говорит Лимоли. "НАСА не хочет быть катастрофически удивленным".