Ученые: путешествие в космос вредно для мозга
Помимо того что космические полеты и без того сулят немало опасностей, новое исследование, опубликованное в журнале PLOS ONE, утверждает, что космическая радиация, которой астронавты подверглись бы во время полетов в глубокое космическое пространство (например, на Марс), может инициировать болезнь Альцгеймера.
«Галактическая космическая радиация представляет существенную угрозу для астронавтов будущего, – сказал М. Керри О'Баниен – доктор медицины, профессор Университета Рочестерского Медицинского центра (URMC) на факультете нейробиологии и анатомии, который также является ведущим автором исследования. – Уже давно было признано, что радиоактивное облучение в космосе может вызвать проблемы со здоровьем – например, рак. Однако данное исследование впервые показало, что воздействие такого уровня радиации, которому астронавты подвергнутся во время полета на дальнее расстояние, как, например, до Марса, может вызвать когнитивные проблемы и ускорить изменения в мозге, которые связаны с болезнью Альцгеймера».
Несмотря на то, что в космосе очень много радиации, магнитное поле Земли защищает планету и людей в низкой околоземной орбите от этих частиц. Однако как только астронавты покидают орбиту, они постоянно подвергаются воздействию различных радиоактивных частиц. С использованием соответствующей защиты астронавтов можно оградить от опасной радиации, связанной с солнечными вспышками. Но есть также другие формы космической радиации, которая, в сущности, не может быть эффективно заблокирована.
Поскольку концентрация этой радиации невелика, чем дольше астронавт находится в открытом космосе, тем больше ее воздействие. Это беспокоит НАСА, поскольку агентство планирует отправить миссию на отдаленный астероид в 2021 году и на Марс в 2035 году. Путешествие туда и обратно к Красной планете, в частности, может занять целых три года.
Вот уже 25 лет НАСА финансирует исследование по определению потенциального риска космических полетов для здоровья, чтобы принять обратные меры и определить, отличаются ли риски для мужчин и женщин во время продолжительных полетов в открытом космосе.
За это время несколько исследований показали опасность развития рака, сердечно-сосудистых и скелетно-мышечных заболеваний как последствий воздействия галактической космической радиации. Данное исследование впервые анализирует потенциальное воздействие космической радиации на нейродегенерацию – биологические процессы в мозге, которые способствуют развитию болезни Альцгеймера. О'Баниен, чье исследование концентрируется на влиянии радиации на центральную нервную систему, и его команда работают с НАСА больше восьми лет.
Исследователи изучили воздействие особой формы радиации, названной массивными высокозаряженными частицами (HZE). Эти частицы, которые продвигаются в космосе с очень высокой скоростью благодаря силе взрывающихся звезд, имеют много разных форм. Для данного исследования ученый выбрал частицы железа. В отличие от протонов водорода, которые производятся солнечными вспышками, массивные частицы HZE, такие как железо, летят с огромной скоростью, что позволяет им проникать через твердые объекты – например, стены и защитные ограждения космического корабля.
«Поскольку железные частицы сильно ударяются о поверхность, с технической точки зрения чрезвычайно трудно эффективно защититься от них, – сказал О'Баниен. – По-хорошему пришлось бы поместить космический корабль в шестифутовую свинцовую или бетонную оболочку».
Часть исследования проводилась в Лаборатории космической радиации НАСА в Брукхейвенской национальной лаборатории на Лонг-Айленде. НАСА решило проводить свои исследования именно в Брукхейвене, чтобы иметь возможность использовать в своих интересах ускорители частиц, которые имеются в этой лаборатории. В них вещества сталкиваются на очень высоких скоростях, и таким образом можно воспроизвести комические радиоактивные частицы.
Исследователи, в частности, хотели выяснить, может ли данное радиоактивное излучение ускорить биологические и когнитивные индикаторы болезни Альцгеймера, особенно у людей, имеющих предрасположенность к болезни. Чтобы осуществить это, они изучили влияние излучения на болезни Альцгеймера у подопытных животных. Эти «модели» были подробно изучены, и ученые теперь знают точные временные рамки, когда болезнь начинает постепенно прогрессировать.
В Брукхейвене животные облучались различными дозами радиации, включая дозы, сопоставимые с теми, каким подвергнутся астронавты во время полета на Марс. А в Рочестере команда исследователей, включая аспиранта URMC Джонатана Черри, который был первым автором статьи, оценила когнитивное и биологическое воздействие облучения. Мыши подверглись ряду экспериментов, во время которых они должны были вспоминать объекты или определенные места. Исследователи заметили, что мыши, подвергнутые радиации, намного чаще не справлялись с этими задачами (что является признаком неврологического дефицита) – раньше, чем эти симптомы появляются у необлученных мышей.
В мозгу мышей также были обнаружены признаки сосудистых изменений и превышение уровня бета-амилоида. Это протеиновые фрагменты, которые накапливаются в мозге и являются одним из признаков болезни.
«Эти результаты ясно демонстрируют, что радиоактивное космическое излучение может ускорить развитие болезни Альцгеймера, – сказал О'Баниен. – Это – еще один фактор, который НАСА, обеспокоенное рисками для здоровья своих астронавтов, должно будет принять во внимание в ходе планирования будущих миссий».
Среди соавторов статьи можно отметить кандидата наук Жаклин Уильямс, кандидата наук URMC Джона Олшовка и кандидата наук Бин Лю, Джеффри Фроста и кандидата наук Медицинской школы Гарварда Синтию Лемер. Исследование финансировалось НАСА.
