Длительное пребывание в невесомости сжимает мозг и сужает извилины, установили ученые. Все это может обернуться серьезными проблемами во время предстоящего полета на Марс — от ухудшения зрения до нарушений поведения.
Космос выжимает мозг
Во время полета на Марс теоретически может возникнуть много технических проблем, однако опасность кроется не только в них. Исследователи из Медицинского университета Южной Каролины выяснили, что длительное влияние невесомости буквально «выжимает» мозг к поверхности черепа и способствует сужению борозд и извилин на поверхности коры. Результаты были опубликованы в журнале New England Journal of Medicine. «Подвергаясь воздействию космической среды, люди сталкиваются с эффектами, которые мы просто не понимаем. То воздействие, которому подвергаются космонавты, необходимо смягчить, чтобы сделать космические путешествия безопасными для общественности», — отмечает доктор Донна Робертс, ведущий автор исследования. Согласно данным NASA , космонавты, находящиеся на МКС, нередко сталкиваются с ухудшением зрения и повышением внутричерепного давления. Эти симптомы могут обернуться серьезной проблемой в долгих полетах. Считалось, что их появление связано с перераспределением жидкости в организме и ее приливу к голове в условиях длительной невесомости, но точная причина была неизвестна. Робертс предположила, что симптомы могут быть вызваны анатомическими изменениями мозга. В предыдущих исследованиях она изучила работу мозга и мышц добровольцев, которые в течение 90 дней находились в постели, а их головы были слегка опущены вниз, чтобы сымитировать эффект, который оказывает на мозг невесомость. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии команда Робертс оценила состояние мозга до, во время и после длительного постельного режима. Оказалось, что в теменной области борозды и извилины коры головного мозга стали более узкими, причем чем дольше испытуемый находился в постели, тем более выраженным был эффект. Робертс также отметила уменьшение пространства между верхней частью мозга и внутренней поверхностью черепа. Она задалась вопросом, происходит ли то же самое с мозгом космонавтов во время полета. В новом исследовании Робертс изучила результаты МРТ и другие данные двух групп космонавтов, предоставленные NASA. В первую группу вошли 18 человек, участвовавших в краткосрочных космических миссиях, во вторую — 16 человек, которые находились в космосе от трех месяцев и более. МРТ проводилась как до, так и после полета. Результаты подтвердили сужение центральной борозды головного мозга у 94% космонавтов, участвовавших в длительных миссиях, и у 18,8% космонавтов, участвовавших в краткосрочных миссиях. Также наблюдалось у космонавтов, побывавших в длительных полетах, и смещение мозга вверх. У тех, кто пробыл в космосе недолго, таких симптомов не было. Мозг космонавта до и после длительного полета «По-видимому, увеличивается количество спинномозговой жидкости, и мозг смещается вверх. Дополнительная жидкость в черепе буквально сжимает мозг, сокращая пространство между его областями», — поясняет профессор Рэйчел Сейдлер из Флоридского университета. Исследователи установили, что во время длительного пребывания в космосе структура мозга оказывается подвержена значительным изменениям. Больше всего оказались затронуты лобная и теменная доли — области, контролирующие движения тела, отвечающие за анализ пространства, исполнительные функции и просоциальное поведение. Чем больше времени космонавт проведет в космосе, тем сильнее будут изменения, отмечает Робертс. «Нарушение исполнительных функций может повлиять на работу космонавта. Любые изменения в области мозга, отвечающей за то, как мы воспринимаем окружающий мир и взаимодействуем с ним, очень нас тревожат», — поясняет доктор Майкл Антонуччи. Ухудшение зрения и повышение внутричерепного давления — это характерные симптомы идиопатической внутричерепной гипертензии, которая поражает молодых женщин с избыточным весом. Распространенная процедура при этом заболевании — люмбальная (поясничная) пункция и забор части спинномозговой жидкости для снижения внутричерепного давления. Однако методики проведения пункции в условиях невесомости пока не разработаны. «Есть определенные способы лечения пациентов с повышенным внутричерепным давлением на Земле. Но неизвестно, как они будут работать в условиях невесомости», — добавляет Антонуччи. Полет на Марс займет до полугода, кроме того, космонавтам придется более года ждать, пока планета приблизится к Земле на минимальное расстояние, чтобы отправиться обратно. Насколько тяжелыми окажутся последствия, пока можно только предполагать. «Не хотелось бы столкнуться с подобными проблемами во время миссии, — отмечает доктор Дэн Браун , астроном из университета Ноттингем Трент. — Космонавты, страдающие от таких симптомов, не смогут разглядеть часть объектов, прочитать руководства или провести исследования. Это может также повлиять на восприятие и концентрацию, что приведет к серьезным последствиям». Робертс планирует в будущем снова изучить мозг космонавтов, чтобы выяснить, вернулся ли их мозг в прежнее состояние. Возможное решение проблемы ученые видят в создании искусственной гравитации. Ее возможно обеспечить, например, благодаря центробежной силе при вращении станции.