Полет на Марс может привести к слабоумию космонавтов

Смогут ли астронавты, путешествующие на Марс, вспомнить свое путешествие? Этим вопросом обеспокоились ученые Калифорнийского университета в Ирвине, изучающие явление «космического мозга». Чарльз Лимоли и его коллеги обнаружили, что воздействие заряженных высокоэнергетических частиц — вроде тех, из которых состоят галактические космические лучи, бомбардирующие астронавтов во время длительных космических полетов, — приводят к значительным долгосрочным повреждениям головного мозга. Во всяком случае у грызунов обнаружили когнитивные нарушения и деменцию.

Исследование было опубликовано в Nature 10 октября и продолжило другое исследование прошлого года, которое показало краткосрочные эффекты влияния галактических космических лучей на мозг. Нынешние находки, по словам Лимоли, поднимают гораздо более серьезную тревогу.

«Это плохие новости для астронавтов, которые собираются в двух-трехлетнее путешествие на Марс», говорит профессор радиационной онкологии из медицинской школы Калифорнийского университета. «Космическая среда представляет уникальные опасности для астронавтов. Воздействие этих частиц может привести к целому ряду основных потенциальных осложнений нервной системы, которые могут возникнуть во время и сохраняться долго после реального космического путешествия, — здесь и снижение производительности, и нарушения памяти, тревога, депрессия, нарушение процесса принятия решений. Многие из этих неблагоприятных последствий будут сохраняться на протяжении всей жизни».

В рамках исследования грызунов подвергли облучению заряженными частицами (полностью ионизированного кислорода и титана) в лаборатории космического излучения NASA при Брукхейвенской национальной лаборатории в Нью-Йорке, а затем отправили в лабораторию Лимоли.

Спустя шесть месяцев после облучения ученые обнаружили существенные воспаления мозга и повреждение нейронов. Томография показала, что нейронная сеть мозга была нарушена за счет сокращения дендритов и шипиков этих нейронов, что нарушило передачу сигналов в клетках мозга. Этим проблемам сопутствовала сниженная производительность в процессе решения задач, связанных с обучением и памятью.

Кроме того, группа Лимоли обнаружила, что излучение влияет на «угасание страха», активный процесс, в ходе которого мозг подавляет неприятные и стрессовые ассоциации, вроде тех, что возникают, когда кто-то, кто чуть не утонул, снова учится пользоваться водой.

«Дефицит угасания страха может привести к беспокойству, — говорит Лимоли, — которое может стать проблемой в течение трехлетнего путешествия на Марс и обратно».

Что особенно важно, эти шестимесячные результаты отражают выводы шестинедельного исследования постоблучения, которое было проведено в 2015 году и было опубликовано в майском номере Science Advances.

Подобные, но более тяжелые примеры когнитивной дисфункции характерны для пациентов с раком мозга, которые получили высокие дозы фотонного облучения в рамках лечения. В другом исследовании Лимоли изучает влияние химиотерапии и облучения мозга на когнитивные процессы.

И если нарушения по типу деменции у астронавтов проявятся спустя месяцы, говорит он, времени, которое займет марсианская миссия, будет достаточно, чтобы эти проблемы нашли место. Люди, которые работают долгое время на Международной космической станции, с таким уровнем облучения галактическими космическими лучами не сталкиваются, поскольку находятся под защитой магнитосферы Земли.

Работа Лимоли стала частью Human Research Program NASA: исследование влияния космического излучения на астронавтов и поиск способов смягчения ее влияния имеют важное значение для будущего освоения космоса силами людей, и NASA должно будет учитывать эти риски, планируя миссии на Марс и за его пределы.

Лимоли отмечает, что разрабатываются частичные решения. Космические аппараты могут включать зоны повышенной защиты, для отдыха и сна. Тем не менее эти высокоэнергетические заряженные частицы в любом случае будут пролетать через судно, и нет никакой возможности избавиться от них совсем. Профилактические процедуры дают некоторую надежду. Группа Лимоли работает над фармакологической стратегией, которая включает соединения, связывающие свободные радикалы и защищающие синаптическую передачу.