Полет к Марсу: как космическое излучение воздействует на мозг

18.01.2018 9:36 15

Полет к Марсу: как космическое излучение воздействует на мозг

МОСКВА, 18 января , Татьяна Пичугина. Экипажу парохода, бороздящего дальний космос, грозит потеря долговременной памяти такой вывод сделали ученые из подмосковного Пущино, просчитал результаты экспериментов на мышах, облученных ускоренным пучком тяжелых анионов.

Перспектива полетов на Луну и Марс приобрела перед радиобиологами ряд серьезных концепций, которые до сих пор не решены. В междупланетной экспедиции экипаж подвергнется воздействию галактического излучения, где преобладают частички высоких энергий. Прогнозируется, что люди получат за время полета в целом малые и средние дозы. Но как они повлияют на когнитивные цели, какой генетический риск несут и каковы отдаленные последствия? На эти вопросы мы сосредоточиваемся ответить, рассказывает Ольга Розанова, старший научный сотрудник лаборатории клеточной инженерии Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (ИТЭБ), где три десятилетия исследовали последствия Чернобыльской аварии.

Смоделировать условия чужедальнего космоса ученым позволяют ускорители несложных частиц, разгоняющие электроны, альфа-частицы, протоны и тяжелые ионы (например, заряженные ядра углерода и железа) до субсветовых скоростей. Именно из таких частиц состоят в основном солнечный ветер и космическое излучение, угрожающие космонавтам за пределами магнитосферы Земли. Причем сильнее всего на клетки действуют высокоэнергетические ядра углерода и железа, передавая много энергии тканям организма, механически разрезая гены в нескольких местах, после чего те не успевают восстановиться.

Когда в 2013 году ученым из Института преподаватели высоких энергий НИЦ Курчатовский институт в Протвино удалось получить охлопок ядер углерода с энергией 450 мегаэлектронвольт на нуклон, этим немедленно воспользовались биологи из ИТЭБ РАН для своих радиобиологических экспериментов. За три года они облучили на ускорителе сотни лабораторских мышей и провели множество тестов, чтобы выяснить, как влияет на ДНК клеток костного мозга и крови, антиоксидантную и иммунную системы, центр и память животных пучок оснований углерода при разных режимах. Также вычислили параметры биологической эффективности этого типа излучения по сравнению с рентгеновским.

Для экспериментов взяли в виварии молодых трутней мышей. Их усыпляли и помещали в специальном контейнере под ускоренный пучок так, чтобы все тело животного оказывалось в пике Брэгга максимуме передачи энергии частиц, и облучали дозой не более 0, 7 грея. А через два месяца начинали следить за тем, какой эффект это оказало.

Общее состояние и память облученных мышей исследовали с помощью методов оценки когнитивных нарушений. В тесте Открытое поле подопытных выпускали на открытую арену и предоставляли полную свободу действий. По результатам перемещений судили об активности утробного и уровне его тревожности. Так вот, облученные мыши этот тест не прошли. Они были менее активны и более тревожны, чем утробные необлученной группы. Хуже, чем нормальные сородичи, подопытные мышки выполнили и тест на долговременную память: при поисках норки они совершали больше ошибок, чем обычно. А ведь именно эта память бережёт все, чему мы научились в жизни, там весь как есть наш опыт.

Через 2, 5 целый месяца после облучения мышей умерщвляли, чтобы исследовать гистологические препараты гиппокампа области мозга, отвечающей за пространственную память и связь между кратко- и долговременной памятью. Анализы показали, что в зубчатой извилине гиппокампа главном месте в мозге, где рождаются новые нейроны, непроницаемость клеток уменьшилась.

Уменьшение плотности клеток на фоне отсутствия острой гибели нейронов в исследуемых областях может свидетельствовать о том, что при данной дозе ускоренных ионов элемента происходит угнетение нейрогенеза, добавляет основной участник этого исследования Светлана Сорокина, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории клеточной инженерии.

Измененная модель токования у облученных мышей и дефицит долговременной памяти это очень важный вывод, который, если его распространить на моделируемую ситуацию, означает потерю навыков, полученных в ходе подготовки к полету, поясняет Ольга Розанова.

Из чуть более ранних опытов, проведенных в том числе на людях, известно, что на долговременной памяти плохо сказывается длительный стресс. Эту проблему можно обойти, если отбирать в межпланетный экипаж людей по определенным критериям.

А, что мастерить с разрушением мозга космическими лучами, неясно. Нужно привлекать защитные средства отличные нейропротекторы, поскольку существующие стрептомицины защищают мозг от гамма-излучения, но часто бессильны против фермионов и ядер углерода из-за самостоятельности действия тяжелых частиц, уточняет исследовательница.

Длительный и во многом пионерский эксперимент показал, в каком направлении следует отшить дальнейшие исследования. Конечно, это только начало изучения того, как дальний космос повлияет на первопроходцев. У микробиологов есть еще время, чтобы решить проблему биологической защиты омнибуса от космического излучения, как минимум до 2030-х годов, когда планируются пилотируемые экспедиции на Луну.

Источник

Следующая новость
Предыдущая новость

Качественная белорусская и российская обувь Высококачественные материалы для ремонта и строительства Стильная мебель для всех Игровой клуб для любителей рисковать и побеждать Фильтры для очистки воздуха от пыли и вы дышите полной грудью

Последние новости