Czy promienie kosmiczne zatrzymają nas na Ziemi?

"Przestrzeń kosmiczna to miejsce nie sprzyjające astronautom," mówi Charles Limoli, profesor onkologii z UCI.  "Wystawienie na te wysokoenergetyczne cząstki może prowadzić do komplikacji zdrowotnych związanych z centralnym układem nerwowym." Źródło: Steve Zylius / UCI
„Przestrzeń kosmiczna to miejsce nie sprzyjające astronautom,” mówi Charles Limoli, profesor onkologii z UCI. „Wystawienie na te wysokoenergetyczne cząstki może prowadzić do komplikacji zdrowotnych związanych z ośrodkowym układem nerwowym.” Źródło: Steve Zylius / UCI

Czy astronauci podróżujący na Marsa wiele zapamiętają ze swojej wycieczki? To pytanie, na które spróbowali odpowiedzieć naukowcy z University of California w Irvine (UCI)zajmujący się wpływem przestrzeni kosmicznej na mózg.

Profesor Charles Limoli wraz ze współpracownikami z UCI odkrył, że ekspozycja na wysokoenergetyczne cząstki – takie jak chociażby galaktyczne promienie kosmiczne, na które narażeni byliby astronauci podczas długich lotów kosmicznych – powoduje znaczące, długoterminowe uszkodzenia mózgów u badanych gryzoni doświadczalnych prowadzące do upośledzenia funkcji poznawczych i demencji.

Wyniki badań opublikowane zostały dzisiaj w Nature Scientific Reports. To już drugie wyniki tego typu, po tym jak w zeszłym roku pojawił się artykuł opisujący krótkotrwały wpływ galaktycznych promieni kosmicznych na mózg. Najnowsze wyniki są jednak dużo bardziej pesymistyczne.

„Nie jest to dobra wiadomość dla astronautów, którzy wybiorą się na 2-3-letnią podróż do Marsa i z powrotem,” mówi profesor onkologii z UCI. „Przestrzeń kosmiczna wystawia astronautów na wiele niebezpieczeństw. Ekspozycja na wysokoenergetyczne cząstki może prowadzić do całej palety komplikacji związanych z ośrodkowym układem nerwowym, z których wiele może mieć charakter długoterminowy nawet po powrocie na Ziemię – obniżenie sprawności, problemy z pamięcią, stany lękowe, stany depresyjne i upośledzenie procesów decyzyjnych. Wiele z tych uszkodzeń funkcji poznawczych może być nieodwracalnych.”

W ramach badania gryzonie były wystawione na promieniowanie energetycznymi cząstkami (w pełni zjonizowany tlen i tytan).

Sześć miesięcy po ekspozycji naukowcy wciąż odnotowywali znaczące poziomy zapalenia mózgu i uszkodzeń neuronów. Szczegółowe badania ujawniły, że sieć neuronów w mózgu była uszkadzana poprzez zmniejszenie dendrytów i kolców dendrytycznych, co zakłóca przekazywanie sygnałów między komórkami mózgu. Tego typu ubytki odpowiadały za obniżenie sprawności podczas wykonywania zadań testujących zdolność uczenia się i zapamiętywania wiadomości.

Dodatkowo, zespół Limoliego odkrył, że promieniowanie wpływało na „wygaszanie strachu” – aktywny proces, w którym mózg „wygasza” wcześniejsze nieprzyjemne i stresujące skojarzenia.

„Deficyty w zakresie wygaszania strachu mogą sprawić, że astronauci będą bardzo podatni na stany lękowe,” mówi Limoli, „co może być bardzo problematyczne w trakcie np. trzyletniej podróży na Marsa i z powrotem.”

Co szczególnie interesujące, wyniki uzyskane w sześć miesięcy po irradiacji są niemal identyczne z wynikami uzyskanymi w sześć tygodni po irradiacji opublikowanymi w maju w periodyku Science Advances.

Podobnego rodzaju upośledzenia funkcji poznawczych powszechnie występują u pacjentów chorujących na raka mózgu, którzy otrzymali wysokie dawki promieniowania radioterapii fotonowej.

Choć deficyty przypominające demencję zaczęłyby się objawiać u astronautów dopiero po kilku miesiącach, czas trwania misji do Marsa i z powrotem jest wystarczający, aby doprowadzić do trwałych uszkodzeń. Pamiętać należy, że astronauci pracujący przez dłuższe okresy czasu na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej nie są wystawieni na taki sam poziom bombardowania galaktycznymi promieniami kosmicznymi, ponieważ wciąż znajdują się w ochronnej magnetosferze Ziemi.

Badania prowadzone przez Limoliego stanowią element realizowanego przez NASA programu Human Research Program. Badanie w jaki sposób promieniowanie kosmiczne wpływa na astronautów i szukanie sposobów neutralizowania jego negatywnego wpływu to kluczowe zadania, na których musimy się skupić zanim zaczniemy myśleć o załogowej eksploracji przestrzeni kosmicznej.

Limoli zaznacza, że aktualnie badane są częściowe rozwiązania tego problemu. Na pokładzie statków kosmicznych mogą znajdować się obszary charakteryzujące się dodatkową osłoną przed promieniowaniem – niemniej jednak wysokoenergetyczne cząstki tak czy inaczej będą przelatywały przez statki kosmiczne i tak naprawdę „nie da się przed nimi ukryć”.

Źródło: UCI