Prostor može biti opasno mjesto za krhke ljude. Oni koji se žele upustiti u Zemljinu orbitu moraju pregovarati o opasnostima po zdravlje poput ekstremnih temperatura, skučenih kvartova, dugih razdoblja izolacije i slabih fizioloških učinaka života bez gravitacije. Stvari će postati još grubije za astronaute koji se nadaju putovanju na asteroid ili Mars.
Povezani sadržaj
- Što se događa s ljudskim tijelom u svemiru?
- Gdje su svi stranci? Uzimanje skloništa iz zračenja svemira
- Mozatni implantati mogu biti u stanju da šokiraju oštećene uspomene natrag u oblik
- Asteroidni gromad bit će usputni kamen na putovanju Marsom
Jedna od najvećih prijetnji putovanja u svemir je dugotrajna izloženost neumoljivom kozmičkom zračenju, što može oštetiti DNK i povećati šanse svemirskih putnika da razviju bolesti poput raka tijekom svog života. Sada, istraživanje na miševima sugerira da će prvi ljudi koji su pokušali misiju na Marsu imati neposredniji problem: oštećenje mozga. Kozmičke zrake koje bombardiraju mozak mogu rezultirati oštećenjem kognitivnih i pamćenja koja će se pojaviti za samo nekoliko mjeseci.
Galaktičko kozmičko zračenje sastoji se od visokoenergetskih čestica koje potječu od prijašnjih eksplozija supernove koje dolaze prelazeći kroz naš sunčev sustav. NASA je sponzorirala brojne studije koje su istraživale kratkoročne i dugoročne učinke zračenja u svemiru na svaki sustav u tijelu, otkrivajući da te zrake mogu imati pogubni učinak na biološko tkivo tijekom života.
Ranije studije sugerirale su da izlaganje zračenju također može uzrokovati kognitivno oštećenje, uključujući raniji početak Alzheimerove slične demencije. Sada je Charles Limoli, profesor radijacijske onkologije na Medicinskom fakultetu Sveučilišta Irvine u Kaliforniji, i njegov tim dokazali da čak i relativno male doze kozmičkih zraka mogu izazvati specifičan niz neuronskih poremećaja koji bi se mogli očitovati tijekom misije u povratnom putovanju do Marsa, za koji se predviđa da će trajati dvije do tri godine.
"Ovo je prva studija, po mom mišljenju, koja stvarno povezuje mnogo labavih krajeva zajedno i pruža mehanizam za ono što se događa da uzrokuje kognitivne disfunkcije", kaže Limoli, čiji tim danas izvještava o rezultatima u Science Advances .
Da bi proučili „zračenje uma“ učincima zračenja, istraživači su ispitali nekoliko skupina šestomjesečnih miševa - prosječnu prosječnu starost astronauta u mišjim godinama. Tim je miševe raznio malim ili visokim dozama energetski nabijenih čestica sličnih onima koje se nalaze u galaktičkom kozmičkom zračenju. Te čestice istiskuju elektrone u živom tkivu koje zatim pokreću reakcije slobodnih radikala, koje uzrokuju promjene u stanicama i tkivima tijela. Iako se reakcije slobodnih radikala događaju u nekoliko milisekundi, stanične nepravilnosti koje izazivaju javljaju se tijekom mjeseci ili čak godina, pa su istraživači čekali šest tjedana prije testiranja ozračenih miševa kako bi se omogućilo da se stanična zabluda odvija.
Rezultati su pokazali da su ozračeni miševi značajno oslabljeni u sposobnosti istraživanja novih objekata smještenih u svom okruženju, što je zadatak koji privlači zdrav sustav učenja i pamćenja. "Životinje koje su bile izložene izgubile su radoznalost. Izgubili su sklonost istraživanju novosti “, kaže Limoli.
Naime, tim je otkrio zračenje uzrokovane strukturnim promjenama u medialnom prefrontalnom korteksu, području mozga odgovornom za procese višeg reda za koje se zna da su uključeni za vrijeme memorijskih zadataka. Neuroni u tim oslabljenim područjima pokazali su smanjenje složenosti i gustoće struktura zvanih dendriti, koje djeluju kao antene za dolazne stanične poruke i neophodne su za učinkovitu razmjenu informacija u mozgu. Istraživački tim također je otkrio promjene u PSD-95, proteinu koji je važan za neurotransmisiju, a povezan je i s učenjem i pamćenjem.
Stanične promjene u dendritima bile su izravno povezane s kognitivnim djelovanjem - miševi s najvećim strukturnim promjenama imali su najniže rezultate rada. Iako su ovi nedostaci trebali da se manifestiraju, izgleda da su trajni.
Limoli napominje da, iako je posao izveden na miševima, šteta koja je viđena u njihovoj studiji jako liči na oštećenja u ljudskom mozgu koji pate od neurodegenerativnih stanja poput demencije. "Budući da su ove vrste promjena pronađene i u nizu neurodegenerativnih stanja i nastaju tijekom starenja, to pruža logičnu pozadinu za ono što radijacija ima na mozak glodara i ljudi", kaže Limoli.
Vjerojatno nitko nije vidio ove vrste oštećenja u današnjim astronautima, jer su ljudi koji rade na Međunarodnoj svemirskoj stanici „zaštićeni magnetnom zemljinom Zemljom, što odbija ono što ima naboj“, kaže Limoli. I dok astronauti koji su putovali na Mjesec nisu bili zaštićeni magnetskim zagrljajem Zemlje, njihova relativno kratka putovanja imala bi ograničenu razinu izloženosti na dio onih koji će se doživjeti na misiji na Mars.
Iako su rezultati ovog eksperimenta upečatljivi, drugi stručnjaci naglašavaju da još uvijek nema dovoljno podataka za donošenje konačnih zaključaka o učincima zračenja ljudi. "Mnogo informacija koje smo izvukli iz studija katastrofalnih događaja u Drugom svjetskom ratu, " kaže Nathan Schwadron, izvanredni profesor fizike svemirske plazme na Sveučilištu u New Hampshireu. "Mi jednostavno nemamo puno znanja o onome što se događa s biološkim sustavima kada su izloženi visokim razinama zračenja kroz duže vrijeme. Mislim da ovdje postoji potencijalni rizik, ali stvarno ga još uvijek ne razumijemo. "
Pa što treba učiniti? NASA trenutno istražuje naprednije zaštitne tehnologije koje bi mogle bolje zaštititi astronaute pri dugoročnim misijama u svemir. Inženjeri bi također mogli promijeniti mogućnosti zaštite u određenim regijama broda, primjerice gdje astronauti spavaju, ili opremiti ljude specijaliziranim kacigama za svemirske šetnje, kaže Limoli.
Schwadron, čija su istraživanja usredotočena prvenstveno na napredni zaštitni oklop, kaže da je energija galaktičkog kozmičkog zračenja toliko visoka da interakcija s zaštitnim materijalima djeluje na potencijalno problematične načine. "Ono što se događa je da visokoenergetsko zračenje udari u štit i zatim proizvede kupku sekundarnih čestica. Neutroni su vjerojatno primarni primjer toga. “Te visokoenergetske čestice tada mogu komunicirati s tijelom, izazivajući reakcije slobodnih radikala i naknadno oštećenje tkiva.
Krećući se naprijed, Limoli i njegov tim planiraju osmisliti eksperimente koji preciznije simuliraju izloženost ljudima galaktičkim kozmičkim zrakama i istražiti alternativne mehanizme i vrste stanica koji bi mogli pridonijeti proširenju kognitivnog deficita. Također istražuje farmakološke intervencije koje bi mogle zaštititi moždano tkivo od ovog zračenja.
"Imamo nekoliko obećavajućih spojeva koji će vjerojatno prilično pomoći", kaže Limoli. "Ovo nije prekršitelj posla - to je nešto što trebamo razumjeti i biti svjesni, kako nas ne bi uhvatili straže."
