Prostor může být nebezpečným místem pro křehké lidi. Ti, kdo se chtějí pustit na orbitu Země, musí jednat o zdravotních rizicích, jako jsou extrémní teploty, stísněné čtvrti, dlouhá období izolace a oslabující fyziologické účinky života bez gravitace. Věci budou ještě drsnější pro astronauty, kteří doufají, že cestují k asteroidu nebo na Mars.
Související obsah
- Co se stane s lidským tělem ve vesmíru?
- Kde jsou všichni mimozemšťané? Vezmeme úkryt před zářením vesmíru
- Implantáty mozku mohou být schopny vzpomenout si na poškozené vzpomínky zpět do tvaru
- Asteroidní balvan bude odrazovým můstkem na cestě na Mars
Jednou z největších hrozeb cestování v hlubokém vesmíru je dlouhodobé vystavení neúprosnému kosmickému záření, které může poškodit DNA a zvýšit šance kosmického cestovatele na rozvoj nemocí, jako je rakovina, za jejich života. Nyní výzkum na myších naznačuje, že první lidé, kteří se pokusí o misi na Marsu, budou mít bezprostřednější problém: poškození mozku. Kosmické paprsky bombardující mozek mohou mít za následek kognitivní a paměťové poruchy, které se projeví během několika měsíců.
Galaktické kosmické záření je vyrobeno z vysokoenergetických částic pocházejících z minulých explozí supernovy, které přicházejí na zip naší sluneční soustavou. NASA sponzorovala četné studie zkoumající krátkodobé a dlouhodobé účinky kosmického záření na každý systém v těle, což ukazuje, že tyto paprsky mohou mít zničující účinek na biologickou tkáň po celý život.
Předchozí studie naznačovaly, že expozice záření může také způsobit kognitivní poškození, včetně dřívějšího nástupu Alzheimerovy demence. Nyní Charles Limoli, profesor radiační onkologie na University of California v Irvine School of Medicine, a jeho tým prokázali, že i relativně nízké dávky kosmického záření způsobí specifickou řadu nervových abnormalit, které by se mohly projevit během mise s okružní cestou. na Mars, u kterého se předpokládá, že bude trvat dva až tři roky.
"Toto je první studie, podle mého názoru, která opravdu spojuje spoustu volných konců dohromady a poskytuje mechanismus pro to, co se děje, že způsobuje kognitivní dysfunkci, " říká Limoli, jehož tým dnes zveřejňuje výsledky v Science Advances .
Vědci zkoumali účinky ozáření „znecitlivění mysli“ a zkoumali několik skupin šestiměsíčních myší - přibližný průměrný věk astronautů v myších letech. Tým vystřelil myši nízkými nebo vysokými dávkami energetických nabitých částic podobných těm, které se nacházejí v galaktickém kosmickém záření. Tyto částice vytlačují elektrony v živé tkáni, které pak spouštějí reakce volných radikálů, které způsobují změny v buňkách a tkáních těla. Ačkoli se reakce volných radikálů objevují během několika milisekund, buněčné abnormality, které způsobují, se objevují během měsíců nebo dokonce let, takže vědci počkali šest týdnů před testováním ozářených myší, aby se umožnilo rozvinutí buněčné neštěstí.
Výsledky ukázaly, že ozářené myši byly významně narušeny ve schopnosti zkoumat nové objekty umístěné v jejich prostředí, což je úkol, který čerpá ze zdravého systému učení a paměti. "Zvířata, která byla vystavena, ztratila zvědavost." Ztratili tendenci zkoumat novinky, “říká Limoli.
Konkrétně tým objevil radiačně indukované strukturální změny v mediální prefrontální kůře, oblasti mozku zodpovědné za procesy vyššího řádu, o kterých je známo, že se účastní během paměťových úkolů. Neurony v těchto narušených oblastech vykazovaly snížení složitosti a hustoty struktur nazývaných dendrity, které fungují jako antény pro příchozí celulární zprávy a jsou nezbytné pro efektivní výměnu informací v mozku. Výzkumný tým také objevil změny v PSD-95, proteinu, který je důležitý pro neurotransmise a je také spojen s učením a pamětí.
Buněčné změny v dendritech přímo souvisely s kognitivním výkonem - myši s největšími strukturálními změnami měly nejhorší výsledky. A ačkoli se tyto nedostatky projevily, projevily se jako trvalé.
Limoli poznamenává, že zatímco práce byla prováděna u myší, poškození pozorované v jejich studii vypadá podobně jako defekty v lidských mozcích trpících neurodegenerativními stavy, jako je demence. "Protože tyto typy změn byly také nalezeny v řadě neurodegenerativních stavů a vyskytují se v průběhu stárnutí, poskytuje logické pozadí toho, co záření dělá mozkům hlodavců i lidí, " říká Limoli.
Je pravděpodobné, že nikdo neviděl tyto typy defektů v dnešních astronautech, protože lidé pracující na Mezinárodní vesmírné stanici jsou „chráněni Zemskou magnetosférou, která odvádí vše, co má náboj, “ říká Limoli. A zatímco astronauti, kteří cestovali na Měsíc, nebyli chráněni magnetickým objetím Země, jejich relativně krátké cesty by měly omezené úrovně expozice na zlomek těch, které by byly zažity při misi na Mars.
Zatímco výsledky tohoto experimentu byly pozoruhodné, jiní odborníci zdůrazňují, že stále chybí dostatek údajů, aby bylo možné učinit definitivní závěry o účincích záření lidí. "Mnoho informací, které jsme extrapolovali ze studií katastrofických událostí ve druhé světové válce, " říká Nathan Schwadron, docent fyziky vesmírné plazmy na University of New Hampshire. "Prostě nemáme mnoho znalostí o tom, co se stane biologickým systémům při dlouhodobém vystavení vysokým hladinám záření. Myslím, že zde existuje potenciální riziko, ale my tomu prostě zatím nerozumíme. “
Co tedy dělat? NASA v současné době zkoumá pokročilejší technologie stínění, které by mohly lépe chránit kosmonauty na dlouhodobých misích v hlubokém vesmíru. Inženýři by také mohli změnit stínící schopnosti v určitých oblastech lodi, jako jsou místa, kde astronauti spí, nebo vybavit lidi specializovanými přilbami pro vesmírné procházky, říká Limoli.
Schwadron, jehož výzkum je primárně zaměřen na vývoj pokročilého stínění, říká, že energie z galaktického kosmického záření je tak vysoká, že interaguje s stínícími materiály potenciálně problematickými způsoby. "Co se stane, je to, že vysokoenergetické záření dopadá na štít a pak vytváří koupel sekundárních částic." Neutrony jsou pravděpodobně primárním příkladem. “Tyto vysokoenergetické částice pak mohou interagovat s tělem, což vyvolává reakce volných radikálů a následné poškození tkáně.
V budoucnu plánuje Limoli a jeho tým navrhnout experimenty, které přesněji simulují expozici člověka galaktickým kosmickým paprskům a prozkoumají alternativní základní mechanismy a typy buněk, které by mohly přispět k šíření kognitivních deficitů. Zkoumá také farmakologické intervence, které by mohly ochránit mozkovou tkáň před tímto zářením.
"Máme několik slibných sloučenin, které pravděpodobně trochu pomohou, " říká Limoli. "Nejedná se o přerušovač obchodu - je to něco, čemu musíme rozumět a být si toho vědomi, abychom nebyli chyceni mimo dohled."
