Пилотируемые миссии на Марс: угроза для мозга

Что будет происходить с мозгом астронавта во время миссии на Марс? Ничего хорошего. Его осадят разрушительные частицы, которые могут навсегда снизить когнитивные функции, по данным исследования радиационной онкологии Калифорнийского университета в Ирвайне. 

Чарльз Лимоли и его коллеги обнаружили, что воздействие высокоэнергетических заряженных частиц — вроде тех галактических космических лучей, которые бомбардируют астронавтов во время длительных космических перелетов — причиняют значительный ущерб центральной нервной системе и приводят к когнитивным нарушениям.

«Не самые лучшие новости для астронавтов, которые готовятся к двух- или трехлетнему путешествию на Марс, — говорит Лимоли, профессор радиационной онкологии в медицинской школе Калтеха в Ирвайне. — Уменьшение производительности, дефицит памяти, падение концентрации и внимания во время космического полета могут повлиять на критически важную для миссии активность; воздействие этих частиц также может привести к долгосрочным нарушениям когнитивных способностей на протяжении всей жизни».

В рамках исследования ученые подвергали облучению заряженными частицами грызунов (полностью ионизированный кислород и титан) в Лаборатории космического излучения NASA при Брукхейвенской национальной лаборатории, а после отправляли их в лабораторию Лимоли.

Ученые обнаружили, что воздействие этих частиц приводит к воспалению мозга, нарушающему передачу сигналов между нейронами. Снимки показали, как именно коммуникационная сеть мозга нарушается сокращениями в структурах нервных клеток, например, дендритах.

Дополнительные синаптические изменения в сочетании со структурными изменениями мешали способности нервных клеток эффективно передавать электрохимические сигналы. Более того, это приводило к параллельному снижению производительности при выполнении поведенческих задач, предназначенных для проверки обучения и памяти.

Подобные типы более серьезных когнитивных расстройств являются общими у пациентов с раком мозга, получивших высокие дозы облучения фотонами в ходе лечения. В другом своем исследовании Лимоли изучает влияние химиотерапии и облучения головы на когнитивные функции.

В то время как когнитивный дефицит проявится у астронавтов лишь спустя месяцы, говорит Лимоли, времени, необходимого для полета на Марс, будет достаточно, чтобы этот дефицит получил развитие. Люди, работающие в течение длительных периодов на Международной космической станции, не сталкиваются с таким же уровнем бомбардировки галактическими космическими лучами, поскольку все еще находятся в пределах защитной магнитосферы Земли.

Частицы облучения, составляющие эти галактические космические лучи, в основном являются остатками сверхновых.

Работа Лимоли является частью NASA Human Research Program. Исследование того, как космическое излучение влияет на космонавтов, и изучение способов снижения этих эффектов являются критическими для дальнейшего освоения космоса людьми, поскольку эти риски в первую очередь проявятся в марсианских миссиях и за пределами Красной планеты.

Что мы можем сделать, чтобы защитить космонавтов, летящих к Марсу?

В качестве частичного решения, говорит Лимоли, космический аппарат должен быть разработан с учетом районов повышенной защиты, в которых можно будет отдыхать и спать. Однако высокоэнергетические частицы будут в любом случае проходить через корабль, и нет никакого реального способа избежать их.

Профилактические процедуры дают определенную надежду. «Мы работаем над фармакологическими стратегиями, включающими компоненты, которые будут связывать свободные радикалы и защищать нейротрансмиссию, — говорит Лимоли. — Но теорию еще нужно оптимизировать и доработать».