Космосът може да бъде опасно място за крехките хора. Желаещите да се впуснат в орбитата на Земята трябва да преговарят за опасности за здравето като екстремни температури, тесни помещения, дълги периоди на изолация и инвалидизиращи физиологични ефекти на живота без гравитация. Нещата ще станат още по-груби за астронавтите, които се надяват да пътуват до астероид или Марс.
Свързано съдържание
- Какво се случва с човешкото тяло в Космоса?
- Къде са всички извънземни? Вземане на подслон от излъчването на Вселената
- Мозъчните импланти могат да бъдат способни да шокират повредените спомени обратно във формата
- Астероидният камък ще бъде крачка на пътуването до Марс
Една от най-големите заплахи за пътуването в дълбоки космически пространства е продължителното излагане на непреодолима космическа радиация, което може да увреди ДНК и да увеличи шансовете на космическия пътник да развият болести като рак през целия си живот. Сега изследванията върху мишки предполагат, че първите хора, които се опитват да проведат мисия на Марс, ще имат по-непосредствен проблем: увреждане на мозъка. Космическите лъчи, бомбардиращи мозъка, могат да доведат до когнитивни и паметни нарушения, които да се проявят само след няколко месеца.
Галактическото космическо излъчване се състои от високоенергийни частици, произхождащи от минали експлозии на свръхнови, които идват с цип през нашата Слънчева система. НАСА е спонсорирала многобройни проучвания, изследващи краткосрочните и дългосрочните ефекти на космическото излъчване върху всяка система в тялото, разкривайки, че тези лъчи могат да имат пагубен ефект върху биологичната тъкан през целия живот.
Предишни проучвания предполагаха, че радиационното облъчване може също да причини когнитивно увреждане, включително по-ранно начало на подобна на Алцхаймер деменция. Сега Чарлз Лимоли, професор по радиационна онкология в Университета на Калифорнийския университет в Ирвайн по медицина, и неговият екип са доказали, че дори сравнително ниските дози космически лъчи ще предизвикат специфична поредица от невронни аномалии, които биха могли да се проявят по време на мисия в кръг до Марс, който се предвижда да продължи две до три години.
„Това е първото проучване, според мен, което наистина свързва много свободни краища заедно и осигурява механизъм за това, което се случва, за да предизвика когнитивна дисфункция“, казва Лимоли, чийто екип отчита резултатите днес в Science Advances .
За да изучат „изтръпването на ума“ ефекти на радиация, изследователите изследвали няколко групи мишки на шест месеца - приблизителната средна възраст на астронавтите в миши години. Екипът взриви мишките с ниски или високи дози енергийно заредени частици, подобни на тези, открити в галактическото космическо излъчване. Тези частици изместват електроните в живата тъкан, които след това предизвикват реакции на свободни радикали, които причиняват промени в клетките и тъканите на тялото. Въпреки че реакциите на свободните радикали се проявяват в рамките на милисекунди, клетъчните аномалии, които причиняват, се формират в продължение на месеци или дори години, така че изследователите изчакаха шест седмици преди да изпробват облъчените мишки, за да позволят клетъчната злоба да се разгърне.
Резултатите показват, че облъчените мишки са значително нарушени в способността им да изследват нови обекти, поставени в тяхната среда, задача, която се основава на здрава система за учене и памет. „Животните, които бяха изложени, изгубиха любопитство. Те изгубиха склонността си да изследват новостите “, казва Лимоли.
По-конкретно, екипът откри радиационно предизвикани структурни промени в медиалния префронтален кортекс, мозъчен регион, отговорен за процеси от по-висок ред, за които е известно, че са ангажирани по време на задачи с памет. Невроните в тези увредени области показват намаляване на сложността и плътността на структури, наречени дендрити, които действат като антени за входящи клетъчни съобщения и са от съществено значение за ефективния обмен на информация в мозъка. Изследователският екип също откри промени в PSD-95, протеин, който е важен за невротрансмисия и също е свързан с учене и памет.
Клетъчните промени в дендритите са били пряко свързани с когнитивните характеристики - мишките с най-големи структурни изменения са имали най-лоши резултати от резултатите. И въпреки че тези недостатъци отнеха време да се проявят, те изглежда са постоянни.
Лимоли отбелязва, че докато работата е извършена при мишки, пораженията, наблюдавани в тяхното проучване, приличат много на дефекти, наблюдавани в мозъка на хора, страдащи от невродегенеративни състояния като деменция. „Тъй като тези видове промени са открити и в редица невродегенеративни състояния и се появяват в процеса на стареене, това осигурява логичен фон за това, което радиацията оказва на мозъка и на гризачите, и на хората“, казва Лимоли.
Вероятно никой не е виждал тези видове дефекти при днешните астронавти, защото хората, работещи на Международната космическа станция, са „защитени от магнитосферата на Земята, което отклонява всичко, което има заряд“, казва Лимоли. И докато астронавтите, които са пътували до Луната, не са били защитени от магнитната прегръдка на Земята, сравнително кратките им пътувания ще имат ограничени нива на експозиция до част от тези, които ще бъдат изпитани при мисия до Марс.
Докато резултатите от този експеримент бяха поразителни, други експерти подчертават, че все още липсват достатъчно данни, за да се направят окончателни заключения за ефектите от радиацията на хората. „Голяма част от информацията, която сме извлекли от проучвания на катастрофални събития през Втората световна война, казва Натан Швадрон, доцент по физика на космическата плазма в Университета в Ню Хемпшир.“ Просто нямаме много знания за това какво се случва с биологичните системи, когато са изложени на високи нива на радиация за продължителни периоди. Мисля, че тук съществува потенциален риск, но ние наистина просто още не го разбираме. "
И така, какво да се направи? В момента НАСА проучва по-модерни екраниращи технологии, които биха могли по-добре да защитят астронавтите при дългосрочни мисии в космоса. Инженерите също могат да променят възможностите за екраниране в определени региони на кораба, например където астронавтите спят, или да приспособяват хората със специализирани каски за космически разходки, казва Лимоли.
Швадрон, чието изследване е фокусирано основно върху развитието на екраниране, казва, че енергията от галактическото космическо излъчване е толкова висока, че взаимодейства с екраниращите материали по потенциално проблемни начини. „Това, което се случва, е, че високоенергийното лъчение се удря в щита и след това произвежда баня от вторични частици. Неутроните вероятно са основният пример за това. ”Тези високоенергийни частици могат след това да взаимодействат с тялото, предизвиквайки реакции на свободни радикали и последващи увреждания на тъканите.
Движейки се напред, Лимоли и неговият екип планират да разработят експерименти, които по-точно да симулират излагането на човека на галактически космически лъчи и да изследват алтернативни основни механизми и типове клетки, които биха могли да допринесат за разпространението на когнитивния дефицит. Той също така изследва фармакологични интервенции, които биха могли да защитят мозъчната тъкан от тази радиация.
„Имаме някои обещаващи съединения, които вероятно ще помогнат доста“, казва Лимоли. „Това не е нарушител на сделката - това е нещо, което трябва да разберем и да сме наясно, за да не бъдем защитени.“
