Длительное пребывание в невесомости сжимает мозг и сужает извилины

Во время полёта 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 (goo.gl/i8SFna).

"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 серьёзной проблемой в долгих полётах.

Считалось, что их появление связано с перераспределением жидкости в организме и её 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, причём 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 полёта.

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 трёх месяцев и более. МРТ проводилась как до, так и после полёта.

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 полётах, и смещение мозга вверх. У тех, кто пробыл в космосе недолго, таких симптомов не было.

"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 проведёт 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. Распространённая 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 определённые способы лечения пациентов с повышенным внутричерепным давлением на Земле. Но неизвестно, как они будут работать в условиях невесомости", — добавляет Антонуччи.

Полёт на Марс займёт до полугода, кроме того, космонавтам придётся более года ждать, пока планета приблизится к Земле на минимальное расстояние, чтобы отправиться обратно. Насколько тяжёлыми 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 приведёт к серьёзным последствиям".

Робертс планирует в будущем снова изучить мозг космонавтов, чтобы выяснить, вернулся ли их мозг в прежнее состояние.

Возможное решение проблемы учёные видят в создании искусственной гравитации. Её возможно обеспечить, например, благодаря центробежной силе при вращении станции.

Источник: www.nejm.org