Ο χώρος μπορεί να είναι ένα επικίνδυνο μέρος για εύθραυστους ανθρώπους. Όσοι επιθυμούν να μπουν στην τροχιά της Γης πρέπει να διαπραγματευτούν κινδύνους για την υγεία όπως οι ακραίες θερμοκρασίες, οι περιορισμένοι χώροι, οι μακρές περίοδοι απομόνωσης και οι εξουθενωτικές φυσιολογικές επιπτώσεις της ζωής χωρίς βαρύτητα. Τα πράγματα θα γίνουν ακόμη πιο σκληρά για τους αστροναύτες που ελπίζουν να ταξιδέψουν σε έναν αστεροειδή ή τον Άρη.
σχετικό περιεχόμενο
- Τι συμβαίνει με το ανθρώπινο σώμα στο διάστημα;
- Πού είναι όλοι οι αλλοδαποί; Λήψη καταφυγίου από την ακτινοβολία του σύμπαντος
- Τα εμφυτεύματα του εγκεφάλου μπορεί να είναι σε θέση να καταστρέψουν τις κατεστραμμένες αναμνήσεις πίσω στο σχήμα
- Ένα Boulder Αστεροειδούς θα είναι μια σκαλοπάτι στο ταξίδι στον Άρη
Μια από τις μεγαλύτερες απειλές της διαστημικής διαδρομής είναι η παρατεταμένη έκθεση σε ασταμάτητη κοσμική ακτινοβολία, η οποία μπορεί να βλάψει το DNA και να αυξήσει τις πιθανότητες του διαστημικού ταξιδιώτη να αναπτύξει ασθένειες όπως ο καρκίνος κατά τη διάρκεια της ζωής του. Τώρα, η έρευνα σε ποντίκια δείχνει ότι οι πρώτοι άνθρωποι που θα επιχειρήσουν μια αποστολή του Άρη θα έχουν πιο άμεσο πρόβλημα: εγκεφαλική βλάβη. Οι κοσμικές ακτίνες που βομβαρδίζουν τον εγκέφαλο μπορεί να οδηγήσουν σε διαταραχές της γνωστικής και της μνήμης που θα εκδηλωθούν σε λίγους μήνες.
Η γαλαξιακή κοσμική ακτινοβολία είναι φτιαγμένη από σωματίδια υψηλής ενέργειας που προέρχονται από προηγούμενες εκρήξεις του σουπερνόβα που προέρχονται από το ηλιακό μας σύστημα. Η NASA έχει υποστηρίξει πολυάριθμες μελέτες που διερευνούν τις βραχυπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της διαστημικής ακτινοβολίας σε κάθε σύστημα του σώματος, αποκαλύπτοντας ότι αυτές οι ακτίνες μπορούν να έχουν καταστροφικές επιπτώσεις στον βιολογικό ιστό κατά τη διάρκεια μιας ζωής.
Προηγούμενες μελέτες πρότειναν ότι η έκθεση στην ακτινοβολία θα μπορούσε επίσης να προκαλέσει γνωστική εξασθένηση, συμπεριλαμβανομένης της πρώιμης εμφάνισης της άνοιας τύπου Alzheimer. Τώρα ο Charles Limoli, καθηγητής ογκολογίας ακτινοβολίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, και η ομάδα του, κατέδειξαν ότι ακόμη και σχετικά χαμηλές δόσεις κοσμικών ακτίνων θα προκαλέσουν μια συγκεκριμένη σειρά νευρικών ανωμαλιών που θα μπορούσαν να εκδηλωθούν κατά τη διάρκεια μιας αποστολής μετ 'επιστροφής στον Άρη, η οποία προβλέπεται να διαρκέσει από δύο έως τρία χρόνια.
"Αυτή είναι η πρώτη μελέτη, κατά τη γνώμη μου, που συνδέει πραγματικά πολλά χαλαρά άκρα μαζί και παρέχει ένα μηχανισμό για το τι συμβαίνει να προκαλεί γνωστική δυσλειτουργία", λέει η Limoli, η ομάδα της οποίας αναφέρει τα αποτελέσματα σήμερα στις επιστήμες .
Για να μελετήσουν τις συνέπειες της ακτινοβολίας από το "μυϊκό μούδιασμα", οι ερευνητές εξέτασαν διάφορες ομάδες ποντικών ηλικίας έξι μηνών - την κατά προσέγγιση μέση ηλικία των αστροναυτών σε ποντίκια. Η ομάδα πυροδότησε τα ποντίκια με χαμηλές ή υψηλές δόσεις ενεργειακά φορτισμένων σωματιδίων παρόμοιες με αυτές που βρέθηκαν στη γαλαξιακή κοσμική ακτινοβολία. Αυτά τα σωματίδια μετατοπίζουν τα ηλεκτρόνια σε ζωντανό ιστό που στη συνέχεια ενεργοποιούν αντιδράσεις ελεύθερων ριζών, οι οποίες προκαλούν αλλαγές στα κύτταρα και στους ιστούς του σώματος. Αν και οι αντιδράσεις ελευθέρων ριζών εμφανίζονται μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, οι κυτταρικές ανωμαλίες που προκαλούν παίρνουν μορφή επί μήνες ή και χρόνια, έτσι οι ερευνητές περίμεναν έξι εβδομάδες πριν δοκιμάσουν τα ακτινοβολημένα ποντίκια για να επιτρέψουν την κυτταρική αναστάτωση να ξεδιπλωθεί.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα ακτινοβολημένα ποντίκια έχουν μειωθεί σημαντικά στην ικανότητά τους να διερευνούν νέα αντικείμενα τοποθετημένα στο περιβάλλον τους, έργο που βασίζεται σε ένα υγιές σύστημα μάθησης και μνήμης. "Τα ζώα που εκτέθηκαν έχασαν την περιέργεια. Έχασαν την τάση τους να εξερευνήσουν την καινοτομία », λέει η Limoli.
Συγκεκριμένα, η ομάδα ανακάλυψε δομικές αλλαγές που προκλήθηκαν από την ακτινοβολία στον μετωπικό προμετωπιαίο φλοιό, μια περιοχή του εγκεφάλου υπεύθυνου για διαδικασίες υψηλότερης τάξης που είναι γνωστό ότι εμπλέκονται κατά τις εργασίες μνήμης. Οι νευρώνες σε αυτές τις μειωμένες περιοχές έδειξαν μείωση της πολυπλοκότητας και της πυκνότητας δομών που ονομάζονται δενδρίτες, οι οποίοι λειτουργούν ως κεραίες για εισερχόμενα κυτταρικά μηνύματα και είναι απαραίτητες για την αποτελεσματική ανταλλαγή πληροφοριών σε όλο τον εγκέφαλο. Η ερευνητική ομάδα ανακάλυψε επίσης αλλαγές στο PSD-95, μια πρωτεΐνη που είναι σημαντική για τη νευροδιαβίβαση και σχετίζεται επίσης με τη μάθηση και τη μνήμη.
Οι κυτταρικές αλλαγές στους δενδρίτες σχετίζονταν άμεσα με τις γνωστικές επιδόσεις - τα ποντίκια με τις μεγαλύτερες δομικές αλλοιώσεις είχαν τα φτωχότερα αποτελέσματα απόδοσης. Και παρόλο που αυτές οι ελλείψεις χρειάστηκαν χρόνο για να εκδηλωθούν, φαίνεται να είναι μόνιμες.
Η Limoli σημειώνει ότι, ενώ η εργασία έγινε σε ποντίκια, η βλάβη που παρατηρείται στη μελέτη τους μοιάζει πολύ με ελαττώματα που παρατηρούνται στους ανθρώπινους εγκεφάλους που πάσχουν από νευροεκφυλιστικές παθήσεις όπως η άνοια. "Επειδή αυτοί οι τύποι αλλαγών έχουν βρεθεί επίσης σε μια σειρά από νευροεκφυλιστικές καταστάσεις και εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της γήρανσης, παρέχει ένα λογικό σκηνικό για το τι κάνει η ακτινοβολία στον εγκέφαλο τόσο των τρωκτικών όσο και των ανθρώπων", λέει ο Limoli.
Είναι πιθανό ότι κανείς δεν έχει δει αυτά τα είδη ελαττωμάτων στους σημερινούς αστροναύτες επειδή οι άνθρωποι που εργάζονται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό «προστατεύονται από τη μαγνητόσφαιρα της Γης, η οποία παραμορφώνει οτιδήποτε έχει ένα φορτίο», λέει ο Limoli. Και ενώ οι αστροναύτες που ταξίδεψαν στο φεγγάρι δεν προστατεύονταν από τη μαγνητική αγκαλιά της Γης, τα σχετικά σύντομα ταξίδια τους θα είχαν περιορισμένα επίπεδα έκθεσης σε ένα κλάσμα εκείνων που θα είχαν εμπειρία σε μια αποστολή στον Άρη.
Ενώ τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος ήταν εντυπωσιακά, άλλοι εμπειρογνώμονες τονίζουν ότι εξακολουθεί να υπάρχει έλλειψη επαρκών στοιχείων για την εξαγωγή οριστικών συμπερασμάτων σχετικά με τις επιπτώσεις της ακτινοβολίας των ανθρώπων. "Πολλές από τις πληροφορίες που διαθέτουμε έχουν προεκταθεί από μελέτες καταστροφικών γεγονότων στον Β 'Παγκόσμιο Πόλεμο", λέει ο Nathan Schwadron, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής του πλάσματος διαστημικής στο Πανεπιστήμιο του New Hampshire. "Δεν έχουμε πολλή γνώση για το τι συμβαίνει στα βιολογικά συστήματα όταν εκτίθενται σε υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας για παρατεταμένες περιόδους. Νομίζω ότι υπάρχει ένας πιθανός κίνδυνος εδώ, αλλά πραγματικά δεν το καταλαβαίνουμε ακόμα. "
Τι πρέπει να γίνει; Η NASA διερευνά σήμερα πιο προηγμένες τεχνολογίες θωράκισης που θα μπορούσαν να προστατεύσουν καλύτερα τους αστροναύτες σε μακροπρόθεσμες αποστολές σε βαθύ χώρο. Οι μηχανικοί θα μπορούσαν επίσης να αλλάξουν τις δυνατότητες θωράκισης σε ορισμένες περιοχές του πλοίου, όπως για παράδειγμα όταν κοιμούνται οι αστροναύτες ή να ταιριάζουν με εξειδικευμένα κράνη για διαστημικούς περιπάτους, λέει ο Limoli.
Ο Schwadron, του οποίου η έρευνα επικεντρώνεται κυρίως στην ανάπτυξη προηγμένης θωράκισης, λέει ότι η ενέργεια από τη γαλαξιακή κοσμική ακτινοβολία είναι τόσο υψηλή που αλληλεπιδρά με τα προστατευτικά υλικά με δυνητικά προβληματικούς τρόπους. "Αυτό που συμβαίνει είναι ότι η ακτινοβολία υψηλής ενέργειας χτυπά την ασπίδα και στη συνέχεια παράγει ένα λουτρό δευτερογενών σωματιδίων. Τα νετρόνια είναι ίσως το πρωταρχικό παράδειγμα αυτού. "Αυτά τα σωματίδια υψηλής ενέργειας μπορούν στη συνέχεια να αλληλεπιδράσουν με το σώμα, προκαλώντας αντιδράσεις ελευθέρων ριζών και επακόλουθη βλάβη των ιστών.
Προχωρώντας προς τα εμπρός, ο Limoli και η ομάδα του σχεδιάζουν να σχεδιάσουν πειράματα που προσομοιώνουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την έκθεση του ανθρώπου στις γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες και να διερευνήσουν εναλλακτικούς υποκείμενους μηχανισμούς και κυτταρικούς τύπους που θα μπορούσαν να συμβάλουν στον πολλαπλασιασμό των γνωστικών ελλειμμάτων. Διερευνά επίσης φαρμακολογικές παρεμβάσεις που θα μπορούσαν να προστατεύσουν τον ιστό του εγκεφάλου από αυτή την ακτινοβολία.
"Έχουμε μερικές υποσχόμενες ενώσεις που πιθανώς θα βοηθήσουν αρκετά", λέει ο Limoli. "Αυτό δεν είναι ένας διαχωριστής της συμφωνίας - είναι κάτι που πρέπει να κατανοήσουμε και να το γνωρίζουμε, ώστε να μην είμαστε παγιδευμένοι."
