Во время космического полёта в межпланетном пространстве одну из наибольших опасностей для астронавтов представляет космическое излучение. Атмосфера и магнитное поле Земли в значительной степени защищают жизнь на планете от него, но за пределами этого щита тела астронавтов бомбардируют энергичные частицы — галактические космические лучи. Считается, что это остатки сверхновых. Они вносят вклад в космическую радиационную среду наряду с протонами и ядрами гелия, из которых состоит солнечный ветер.
Наиболее тревожное последствие радиационного облучения — его неблагоприятное влияние на мозг астронавтов. Согласно результатам нового исследования на мышах, воздействие нейтронов способно ухудшать работу головного мозга, вызывая проблемы с обучением, памятью и настроением. Если результаты «перевести» на человеческий мозг, космическая радиация может влиять на способность человека адаптироваться и реагировать на нештатные или стрессовые ситуации. Это может поставить под угрозу безопасность астронавта и успешное выполнение программы. Радиационные биологи обеспокоены результатом исследования, поскольку современные технологии не могут предоставить надёжного способа защитить астронавтов от космической радиации.
Когда частицы космического излучения, движущиеся почти со скоростью света, сталкиваются с космическим кораблём, создаются вторичные продукты деления ядер, включая нейтроны, которые способны проникать в человеческое тело. Нейтроны взаимодействуют с другими ядрами в организме и производят свободные радикалы — молекулы, которые могут повредить клеточные мембраны, ДНК и другие тонкие структуры в органах. Исследователи полагают, что в мозге повреждаются микроскопические структуры клеток мозга или нейронов. К ним относятся дендриты, которые соединяются с другими клетками мозга, миелин и жизненно важные для формирования нейронных сетей и способности к общению синапсы.
Naeblys
В предыдущих исследованиях облучение грызунов осуществлялось в течение нескольких минут. Такое краткосрочное воздействие не способно точно имитировать воздействие космической радиации во время полёта, например, к Марсу.
Для нового исследования физики из университета Колорадо (Colorado State University) разработали установку, которая обеспечивает медленное облучение и более схожее с радиационным воздействием в глубоком космосе. Мыши получали 1 миллигрей ионизирующего излучения (в виде потока нейтронов) в день в течение шести месяцев. Это примерно вдвое больше, чем показатели полёта марсохода Curiosity на Марс.
Исследователи обнаружили, что в мозге облученных мышей цепи, соединяющие нейроны в сети, перестали эффективно взаимодействовать. Это могло произойти из-за повреждения тонких структур в нейронах или соединений в некоторых нервных цепях, которые могут оказаться полностью нарушены. Любое подобное изменение в человеческом мозге может отрицательно сказаться на когнитивной функции.
Также у мышей, которые подверглись воздействию радиации в течение шести месяцев, обнаруживались проблемы с обучением, адаптацией и хранением воспоминаний. Например, они были менее склонны интересоваться новой игрушкой. В то время как мыши из контрольной группы уделяли новому развлечению больше времени. В ещё одном тесте облучённые мыши меньше беспокоились, когда одну из игрушек перемещали в другое место. Такое поведение предполагает нарушение функции памяти. Облучённые мыши также избегали социальных взаимодействий и испытывали трудности с забыванием неблагоприятного события. Эти изменения указывают на повышенный уровень тревоги.
В целом сравнение поведения мышей из контрольной группы с теми, которых подвергли нейтронному излучению, выявило изменения в функциях мозга. Исследование показало, как человеческий мозг будет изменяться в космосе. Космическая радиация может значительно снизить способность астронавтов реагировать на стресс или нештатные ситуации. Учёные перевели результаты исследований поведения грызунов на риски для человека и рассчитали, что в команде из пяти астронавтов, направляющихся на Марс и обратно, по крайней мере один участник подвергнется серьёзному ухудшению когнитивной функции к моменту возвращения на Землю.
Пока что это всего лишь одно исследование, результаты которого предстоит воспроизвести. Полученные выводы указывают на серьёзность проблемы, которую представляет радиация в космосе. С другой стороны, следует учитывать разницу между условиями эксперимента, в котором облучение было выше зарегистрированного в космических полётах. Уровень галактической радиации меняется вдвое в зависимости от солнечного цикла (чем выше солнечная активность, тем ниже излучение), а воздействие на экипаж происходит не только нейтронами. На МКС проводились эксперименты, которые показали возможность снизить примерно вдвое поток вторичных нейтронов при помощи слоя упаковок влажных салфеток. Поэтому космическая радиация серьёзная, но вполне решаемая проблема современными и достаточно простыми инженерными средствами.
Источник:theconversation.com
Перевод: Black Sahara