Учёные Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University), расположенного в Балтиморе (штат Мэриленд), сообщают, что у крыс, подвергавшихся воздействию высокоэнергетических частиц, моделирующему условия длительного пребывания астронавтов в космическом пространстве во время долгосрочных миссий, наблюдается нарушение внимания и замедление реакций, даже когда облучение находится в чрезвычайно низких диапазонах доз.
Когнитивные нарушения, по мнению учёных, стали причиной изменений белка в мозге грызунов. Следует отметить, что далеко не у всех подопытных крыс наблюдалось полиэтиологическое состояние. Если подтвердится, что подобного рода реакция организма на космическое облучение присуща и людям, то, согласно результатам исследования, может быть разработан «биологический маркер», который позволит прогнозировать чувствительность человеческого мозга в эффектам радиации непосредственно перед началом долгосрочных полётов в глубокий космос. Исследование, которое финансировалось National Space Biomedical Research Institute НАСА, было детализировано описано в одной из статей апрельского выпуска журнала «Radiation Research».
Когда астронавты пребывают за пределами магнитного поля Земли, космические корабли обеспечивают лишь частичную защиту от радиационного облучения, объясняет руководитель исследования Robert D. Hienz из Johns Hopkins University School of Medicine. Во время выходов в открытый космос или работы вне космических кораблей, космонавты в полном объёме подвержены эффектам радиации от солнечным вспышек и межгалактическим космическим лучам, отмечает учёный. По словам Robert D. Hienz, так как ни у Луны, ни у Марса нет магнитного поля, астронавты будут подвергаться относительно высоким уровням облучения, даже после высадки на поверхности этих небесных тел.
Согласно результатам проведенного эксперимента на крысах, можно предположить, что астронавты не в равной степени подвержены космическому облучению. По словам Robert D. Hienz, из всех облучаемых крыс, только у 40-45% наблюдались когнитивные нарушения, а у остальных явных признаков снижения внимания учёные не обнаружили. Если аналогичный результат применим к людям, то учёные смогут идентифицировать более восприимчивых к эффектам радиации астронавтов прежде чем они будут подвержены пагубному воздействию, следовательно, «смягчить» ущерб, наносимый организму, объясняет учёный.
Если удастся определить «биомаркеры» для людей, то они бы имели широкое практическое применение, в частности, для выбора наилучшего курса лечения пациентов, подвергающихся лучевой терапии, которую назначают при опухолях головного мозга, либо для определения того, какие пациенты могут быть более подвержены риску облучения во время медицинского лечения, разъясняют исследователи.
В ходе предыдущего исследования учёные определяли, насколько хорошо крысы, подвергавшиеся облучению, справляются с лабиринтами, но новое исследование учёных Университета Джона Хопкинса было направлено на тесты, которые имитируют процесс самопроверки пригодности для выполнения поставленных задач, аналогичные тем, что используются астронавтами на Международной космической станции непосредственно перед ответственными мероприятиями, такими как выход в открытый космос. Подобные фитнес-тесты проходят солдаты, пилоты и дальнобойщики.
Во время одного из таких тестов, астронавту, смотря на пустой экран портативного устройства, необходимо коснуться экрана в тот момент, когда на нём загорается светодиодный счетчик. Нормальное время реакции должно быть менее 300 миллисекунд. Крыс также приучили во время аналогичного эксперимента касаться сенсорного периодически загорающегося устройства своими носами, дабы проверить, насколько быстро они реагируют на вспышку света.
Для проведения нового исследования, крыс предварительно дрессировали и лишь потом отправили в Brookhaven National Laboratory, где коллайдер производит высокоэнергетические протоны и тяжёлые ионные радиационные частицы, аналогичные тем, что присутствуют в космическом пространстве. Головы крыс были подвержены различным уровням радиации, аналогичной той, которой подвергаются астронавты во время долговременных космических полётов, в то время как на нескольких крыс воздействовало «фиктивное облучение».
Как только грызуны вернулись в Университет Джона Хопкинса, учёные отслеживали особенности изменений в их поведение и реакциях ежедневно на протяжении 250 дней. Чувствительные к радиации грызуны (19 из 46) все как один демонстрировали ухудшение состояния, которое началось примерно на 50-60 день после облучения и сохранилось до окончания эксперимента.
Нарушения внимания наблюдалось у 64% чувствительных к радиации крыс, сбои в быстроте реакции — у 27%, нарушения импульсной реакции — у 45%. Примечательно, что когнитивные нарушения не зависели от дозы полученного облучения. Кроме того, некоторые из крыс вообще не восстановились, в то время как другие продемонстрировали признаки выздоровления спустя какое-то время.
Чувствительным к радиации крысам, которые получили более высокие дозы облучения, была присуща более высокая концентрация «транспортёров» нейромедиатора дофамина, вырабатываемого в мозгу, который отвечает за внимание и быстроту реакции, отмечает первый автор исследования Catherine M. Davis из Department of Psychiatry and Behavioral Sciences.
Транспортная система дофамина чрезвычайно ослаблена у чувствительных к облучению грызунов, потому что нейтромедиатор, вероятно, при таких условиях не вырабатывается том количестве, которое необходимо для нормального функционирования мозга, отмечает исследователь. Люди с генетическими отклонениями, связанными с транспортировкой дофамина, демонстрируют чрезвычайной низкие показатели во время тестов, которые проходили крысы и астронавты.
Davis признается, что никоем образом не намерена лишать чувствительных к радиации астронавтов возможности совершения полётов на Марс или Луну. Её цель — разработать специальные меры предосторожности, которые позволили бы защитить мозг астронавтов во время выходов в открытый космос. По её словам, как и с другими областями персональной медицины, она и её коллеги стремятся создать планы лечения и профилактики астронавтов, которые более восприимчивы к облучению, следовательно, в большей степени подвержены риску когнитивных нарушений.
Нынешние астронавты в меньшей степени подвержены воздействиям радиации, говорит Davis, потому что Международная космическая станция летает по орбите, расположенной достаточно близко к поверхности Земли, поэтому магнитное поле нашей планеты продолжает защищать астронавтов.
Пока команда исследователей из Университета Джона Хопкинса изучает возможные эффекты радиации на мозг человека во время полётов в глубокий космос, прочие, финансируемые NASA, исследовательские группы, анализируют потенциальные эффекты радиации на других органах человека, определяя угрозу возникновения онкологических заболеваний.
