Чарльз Лимоли и его коллеги обнаружили, что воздействие заряженных частиц высокой энергии — очень похожих на те, которые обнаруживаются в галактических космических лучах, которые бомбардируют астронавтов во время длительных космических полетов — вызывает значительный ущерб центральной нервной системе, что приводит к когнитивным нарушениям.«Это не хорошие новости для астронавтов, отправляющихся на двух-трехлетний кругосветный перелет на Марс», — сказал Лимоли, профессор радиационной онкологии в Медицинской школе UCI. «Снижение производительности, дефицит памяти, потеря сознания и внимания во время космического полета могут повлиять на критически важные виды деятельности, а воздействие этих частиц может иметь долгосрочные неблагоприятные последствия для познания на протяжении всей жизни».Для исследования грызунов подвергали облучению заряженными частицами (полностью ионизированным кислородом и титаном) в Лаборатории космической радиации НАСА в Брукхейвенской национальной лаборатории, а затем отправляли обратно в лабораторию Лимоли в Ирвине.Исследователи обнаружили, что воздействие этих частиц приводит к воспалению мозга, которое нарушает передачу сигналов между нейронами.
Визуализация показала, что коммуникационная сеть мозга была нарушена из-за уменьшения структуры нервных клеток, называемых дендритами и шипами. Дополнительные синаптические изменения в сочетании со структурными изменениями препятствовали способности нервных клеток эффективно передавать электрохимические сигналы. Кроме того, эти различия были параллельны снижению производительности при выполнении поведенческих задач, предназначенных для проверки обучения и памяти.Подобные типы более тяжелой когнитивной дисфункции распространены у пациентов с раком головного мозга, которые получали различные методы лечения фотонным излучением в гораздо более высоких дозах.
В другом исследовании Лимоли изучает влияние химиотерапии и облучения черепа на познавательные способности.По словам Лимоли, хотя когнитивный дефицит у астронавтов проявится через несколько месяцев, времени, необходимого для полета на Марс, достаточно, чтобы такой дефицит развился.
Люди, длительное время работающие на Международной космической станции, не сталкиваются с таким же уровнем бомбардировки галактическими космическими лучами, поскольку они все еще находятся в защитной магнитосфере Земли.Облученные частицы, которые составляют эти галактические космические лучи, в основном являются остатками прошлых событий сверхновых.Работа Лимоли является частью программы НАСА по исследованиям человека. Изучение того, как космическое излучение влияет на астронавтов, и изучение способов смягчения этого воздействия имеют решающее значение для дальнейшего освоения космоса людьми, и НАСА необходимо учитывать эти риски при планировании полетов на Марс и за его пределами.
Но что можно сделать, чтобы защитить космонавтов, летящих на красную планету?В качестве частичного решения, сказал Лимоли, космический корабль может быть спроектирован так, чтобы включать области повышенной защиты, такие как те, которые используются для отдыха и сна.
Однако эти высокоэнергетические частицы, тем не менее, будут пересекать корабль, отметил он, «и от них действительно никуда не деться».Профилактическое лечение вселяет некоторую надежду. «Мы работаем над фармакологическими стратегиями, включающими соединения, которые удаляют свободные радикалы и защищают нейротрансмиссию», — сказал Лимоли. «Но они еще предстоит оптимизировать и находятся в стадии разработки».