Nie jest tajemnicą, że NASA podjęła się przytłaczającego zadania: wysłania ludzi na Marsa do lat trzydziestych XX wieku. Dlaczego przytłaczający? Bo wystarczy zrozumieć, że typowa podróż tam potrwa od trzech do sześciu miesięcy, a załoga będzie musiała pozostać na planecie do dwóch lat, zanim wyrównanie planet pozwoli im wrócić do domu. Oznacza to, że astronauci będą musieli żyć w warunkach obniżonej (mikro) grawitacji przez co najmniej trzy lata - to znacznie przekracza obecny rekord nieprzerwanego pobytu w kosmosie ustanowiony przez rosyjskiego kosmonautę Walerij Polakow: 438 dni.
We wczesnych dniach podróży kosmicznych naukowcy ciężko pracowali, aby dowiedzieć się, jak pokonać grawitację, aby rakieta mogła katapultować się w kosmos i wysadzać ludzi na Księżyc. Dziś grawitacja również pozostaje w programie nauki, ale tym razem bardziej interesuje nas, jak zmniejszona grawitacja wpływa na zdrowie astronautów, zwłaszcza ich mózgów. Przecież ewoluowaliśmy, by istnieć w ziemskiej grawitacji (1 g), a nie w nieważkości przestrzeni (0 g) lub mikrograwitacji Marsa (0,3 g).
„Mózg w kadzi”
Jak więc mózg radzi sobie z mikrograwitacją? Krótko mówiąc, bardzo źle - jednak informacje na ten temat są ograniczone. Wiemy, że twarze astronautów czerwienieją i puchną w stanie nieważkości - zjawisko to pieszczotliwie nazwane „efektem Charliego Browna”. Dzieje się tak głównie dlatego, że płyn, składający się głównie z krwi (komórek i osocza) oraz płynu mózgowo-rdzeniowego, przemieszcza się w kierunku głowy, co powoduje, że twarze stają się opuchnięte i okrągłe, a nogi stają się cienkie.
Te przemieszczenia płynów są również związane z „chorobą kosmiczną” (podobną do choroby morskiej), bólami głowy i nudnościami. Ostatnio wiązano je również z niewyraźnym widzeniem z powodu wzrostu ciśnienia i zwiększonego przepływu krwi; sam mózg unosi się do górnej części czaszki, wywierając na nią nacisk. Pomimo tego, że NASA uważa upośledzenie wzroku i przemieszczenie mózgu za główne zagrożenie dla zdrowia jakiejkolwiek osoby na Marsie, nie udało się jeszcze ustalić, co je powoduje, ani jak temu zapobiec.
Profesor fizjologii i biochemii Damien Bailey z University of South Wales uważa, że niektóre części mózgu otrzymują zbyt dużo krwi, ponieważ w krwiobiegu gromadzi się tlenek azotu, niewidzialna cząsteczka, która zwykle tam unosi się. Tętnice, które dostarczają krew do mózgu, rozluźniają się, więc bardziej się otwierają. W wyniku tego wzrostu przepływu krwi dochodzi do przeciążenia bariery krew-mózg - „amortyzatora” mózgu. Woda gromadzi się powoli, mózg puchnie, a ciśnienie rośnie.
Film promocyjny:
Wyobraź sobie rzekę wylewającą się z jej brzegów. Najważniejsze w tym wszystkim jest to, że do niektórych części mózgu nie jest dostarczana wystarczająca ilość tlenu. Jest to duży problem, który może wyjaśnić niewyraźne widzenie, a także inne efekty, które pojawiają się na zdolności astronautów do myślenia, koncentracji, rozumowania i poruszania się.
Wycieczka do „zwymiotowanej komety”
Aby przetestować pomysł, naukowcy muszą wprowadzić go w życie. Ale zamiast poprosić NASA o podróż na Księżyc, po prostu zdecydowali się uwolnić od ziemskiej grawitacji, symulując nieważkość na specjalnej płaszczyźnie zwanej kometą wymiotną, kometą wymiotną.
Wznosząc się w powietrze, a następnie opadając, samolot ten wykonuje do 30 parabolicznych figur podczas jednego lotu, aby zasymulować uczucie nieważkości. Swobodny upadek trwa tylko 30 sekund, ale twarz puchnie w pół minuty.
Po bezpiecznym zabezpieczeniu całego sprzętu naukowcy dokonali pomiarów wśród ośmiu ochotników, z których każdy wykonywał jeden lot dziennie przez cztery dni. Zmierzyli przepływ krwi w różnych tętnicach podtrzymujących mózg za pomocą przenośnego ultradźwięku dopplerowskiego, który powoduje, że fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości odbijają się od krążących krwinek czerwonych. Zmierzyli również poziom tlenku azotu w próbkach krwi pobranych z żyły w przedramieniu, a także innych niewidocznych cząsteczek, w tym wolnych rodników i białek specyficznych dla mózgu (które odzwierciedlają strukturalne uszkodzenie mózgu), co pozwala stwierdzić, czy bariera krew-mózg jest otwarta.
Wstępne ustalenia potwierdziły dokładnie to, czego oczekiwano. Poziom tlenku azotu wzrósł po powtarzających się „napadach” nieważkości, co zbiegło się ze wzrostem przepływu krwi, zwłaszcza w tętnicach zaopatrujących tył mózgu. Bariera krew-mózg otworzyła się, chociaż nie było dowodów na strukturalne uszkodzenie mózgu.
Naukowcy planują teraz kontynuować te badania z bardziej szczegółową oceną zmian we krwi i płynie w mózgu, przy użyciu technik obrazowania, takich jak rezonans magnetyczny, aby potwierdzić wyniki. Chcą również rozważyć wprowadzenie środków zaradczych, takich jak gumowe spodnie, które wytwarzają podciśnienie w dolnej części ciała i pomagają „wypompować” krew z mózgu astronauty, a także leki przeciwdziałające wzrostowi poziomu tlenku azotu. Wyniki takich badań mogą nie tylko poprawić samopoczucie astronautów podczas podróży kosmicznych, ale także dostarczyć cennych informacji o tym, dlaczego „grawitacja” jest dobra dla mózgu.
Ilya Khel
