Űrhajósok az űrben: mi történik az Ön agyával a nulla gravitációban?

A NASA elkötelezte magát amellett, hogy a 2030-as években az embereket Marsra küldi. Ez egy ambiciózus cél, ha úgy gondolja, hogy egy tipikus körutazás három és hat hónap között lesz, és a legénység várhatóan két évig marad a bolygón, mielőtt a bolygók összehangolása lehetővé teszi a hazatérést. Ez azt jelenti, hogy az űrhajósoknak csökkentett (mikro) gravitációban kell élniük körülbelül három évig - messze meghaladják az orosz űrhajós, Valerij Polyakov őrzött 438 napos rekordját.

Az űrutazás első napjaiban a tudósok keményen dolgoztak, hogy kitalálják, hogyan lehet leküzdeni a gravitációs erőt, hogy a rakéta a Föld húzásától mentes legyen, hogy az embereket a Holdra kirakja. Ma a gravitáció továbbra is a tudományos napirend csúcspontja marad, de ezúttal jobban érdekel, hogy a csökkent gravitáció milyen hatással van az űrhajósok egészségére - különösen az agyukra. Végül is, úgy alakultunk ki, hogy létezzünk a Föld gravitációjában (1 g), nem a tér (0 g) súlytalanságában vagy a Mars mikrogravitációjában (0,3 g).

Pontosan hogyan működik az emberi agy a mikrogravitációval? Szegényen, dióhéjban - bár ez az információ korlátozott. Ez meglepő, hiszen ismerjük az asztronauták arcát, amelyek a súlytalanság alatt vörösnek és dagadtnak tűnnek - ez a jelenség, amelyet „Charlie Brown hatásnak”, vagy „puffadt fej madár láb szindrómának” neveznek. (a sejtek és a plazma) és a cerebrospinális folyadék a fej felé fordul, ami kerek, puffadt arcokat és vékonyabb lábakat eredményez.

Ezek a folyadékeltolódások szintén összefüggésben vannak a tér mozgási betegséggel, fejfájással és hányingerrel. A közelmúltban a nyomásnövekedés következtében homályos látássá váltak, mivel a véráramlás növekszik, és az agy felfelé emelkedik a koponya belsejében - a látáskárosodás és az intrakraniális nyomás szindróma. Annak ellenére, hogy a NASA úgy véli, hogy ez a szindróma a Marsra irányuló misszió legfőbb egészségügyi kockázata, rájön, hogy mi okozza, és - még szigorúbb kérdés - hogyan lehet megakadályozni, még mindig rejtély.

Tehát hol illeszkedik a kutatásom? Nos, úgy gondolom, hogy az agy bizonyos részei túl sok vért kapnak, mert a nitrogén-monoxid - egy láthatatlan molekula, amely általában a véráramban lebeg - felépül a véráramban. Ezáltal az artériákat vérrel ellátó artériák pihenhetnek, így túl sokra nyílnak. A véráramlás meglehetősen feszültsége miatt a vér-agy gát - az agy „lengéscsillapítója” - túlterhelt lehet. Ez lehetővé teszi, hogy a víz lassan felépüljön (az ödémának nevezett állapot), ami agyi duzzanatot és nyomásnövekedést okoz, amelyet a vízelvezető kapacitás korlátai miatt is rosszabbíthat.

Gondolj úgy, mint egy folyó, amely túlcsordult a bankjaiból. A végeredmény az, hogy nem elég elég oxigén kerül az agy részeihez elég gyorsan. Ez egy nagy probléma, ami megmagyarázhatja, miért van homályos látás, valamint az egyéb készségekre gyakorolt ​​hatások, beleértve az asztronauták kognitív agilitását (hogyan gondolkodnak, koncentrálnak, érvelnek és mozognak).

Kirándulás a „Vomit Cometben”

Annak megállapításához, hogy az én ötletem helyes volt-e, tesztelni kellett. De ahelyett, hogy megkérdeznénk a NASA-t a Holdra való utazásra, elmenekültünk a Föld gravitációjának kötöttségeiről, amikor egy speciális repülőgépen súlytalanságot szimuláltunk, amelyet a „hányó üstökösnek” neveztek el.

Ezzel a repülővel a levegőn keresztül mászva, majd a levegőbe merülve ezek a „parabolák” legfeljebb 30-at végeznek egyetlen járatban, hogy szimulálja a súlytalanság érzését. Csak 30 másodpercig tartanak, és be kell vallanom, hogy ez nagyon addiktív, és tényleg egy puffadt arcot kapsz!

Miután az összes berendezést biztonságosan rögzítették, nyolc önkéntesből vettünk méréseket, akik négy napig napi egyszeri repülést végeztek. A véráramlást különböző artériákban mértük, amelyek hordozzák az agyat egy hordozható doppler ultrahang segítségével, amely a nagyfrekvenciás hanghullámokat a keringő vörösvérsejtekből pattogja. Az alkarvénából vett vérminták nitrogén-monoxidszintjeit, valamint más láthatatlan molekulákat is mérünk, amelyek magukban foglalják a szabadgyököket és az agyspecifikus fehérjéket (amelyek az agy szerkezeti károsodását tükrözik). kénytelen volt nyitva.

Első megállapításaink megerősítették azt, amit vártunk. A nitrogén-monoxid-szintek ismételt súlytalanságok után emelkedtek, és ez egybeesett a megnövekedett véráramlással, különösen az agyi hátteret biztosító artériákon keresztül. Ez arra kényszerítette a vér-agy gátat nyitva, bár nem volt bizonyíték a strukturális agykárosodásra.

Most azt tervezzük, hogy ezeket a tanulmányokat a vér és a folyadék eltolódásának részletesebb értékelésével tervezzük az agyban, olyan képalkotó technikákkal, mint a mágneses rezonancia, hogy megerősítsük eredményeinket. Azt is vizsgáljuk, hogy milyen hatások vannak, mint például a gumi szívó nadrágok - amelyek a test alsó felében negatív nyomást hoznak létre azzal az elképzeléssel, hogy segíthetnek a vér elvonásában az űrhajós agyától, valamint a drogoktól hogy csökkentse a nitrogén-oxid növekedését. Ezek a megállapítások azonban nemcsak az űrutazást javítják, hanem értékes információkkal szolgálnak arra vonatkozóan is, hogy a testmozgás „gravitációja” az agy jó gyógyszere, és hogyan védi meg a demenciát és a későbbi életet.

Ezt a cikket eredetileg Damian Bailey The Conversation című kiadványában tették közzé. Olvassa el az eredeti cikket itt.