Nije tajna da je NASA preuzela neodoljiv zadatak: poslati ljude na Mars do 2030-ih. Zašto neodoljiv? Jer dovoljno je shvatiti da će tipično putovanje tamo potrajati tri do šest mjeseci, a posada će morati ostati na planeti do dvije godine prije nego što poravnanje planeta omogući povratak kući. To znači da će astronauti morati živjeti u smanjenoj (mikro) gravitaciji najmanje tri godine - to je značajno više od trenutnog rekorda kontinuiranog boravka u svemiru, kojeg je postavio ruski kozmonaut Valery Polyakov: 438 dana.
U prvim danima svemirskih putovanja znanstvenici su naporno radili kako bi smislili kako prevladati gravitaciju kako bi raketa mogla katapultirati u svemir i spustiti ljude na Mjesec. Danas gravitacija također ostaje na dnevnom redu znanosti, ali ovaj put nas više zanima kako smanjena gravitacija utječe na zdravlje astronauta, posebno na njihov mozak. Napokon smo evoluirali kako bismo postojali u Zemljinoj gravitaciji (1 g), a ne u beztežnosti svemira (0 g) ili mikrogravitaciji Marsa (0,3 g).
Mozak u kadi
Pa kako se mozak bavi mikrogravitacijom? Ukratko, vrlo loše - međutim, informacije o tome su ograničene. Znamo da lica astronauta crveniju i nabreknu u nultu gravitaciju - fenomen koji nježno nazivamo "Charlie Brown efekt". To je uglavnom zbog toga što se tekućina, sastavljena uglavnom od krvi (stanica i plazme) i cerebrospinalne tekućine, pomiče prema glavi, zbog čega lica postaju natečena i okrugla, a noge tanke.
Ovi pomaci tekućine također su povezani s "svemirskom mučninom" (slično morskoj bolesti), glavoboljom i mučninom. Oni se također nedavno povezuju sa zamagljenim vidom zbog povećanja tlaka s povećanim protokom krvi; mozak sam pluta do vrha lubanje, vršeći pritisak na njega. Unatoč činjenici da NASA smatra da je oštećenje vida i pomicanje mozga glavni rizik za zdravlje bilo koje osobe na Marsu, još nije bilo moguće otkriti što ga uzrokuje, kao i kako ga spriječiti.
Profesor fiziologije i biokemije Damien Bailey sa Sveučilišta Južni Wales vjeruje da određeni dijelovi mozga na kraju primaju previše krvi jer se dušikov oksid nakuplja u krvotoku, nevidljiva molekula koja tamo obično lebdi. Arterije koje opskrbljuju mozak krvlju se opuštaju, pa se otvaraju više. Kao rezultat povećanja protoka krvi, krvno-moždana barijera - mozak "šok apsorber" - postaje preopterećena. Voda se polako nakuplja, mozak nabubri, a tlak raste.
Promotivni video:
Zamislite da rijeka prelije svoje obale. Najvažnije u svemu tome je da se u određene dijelove mozga ne osigurava dovoljno kisika. Ovo je veliki problem koji može objasniti zamagljen vid, kao i druge učinke koji se pojavljuju na sposobnost astronauta da razmišljaju, koncentriraju se, razmišljaju i kreću se.
Izlet u "povraćati komet"
Da bi testirali ideju, znanstvenici je moraju provesti u praksi. Ali umjesto da od NASA-e zatraže putovanje na Mjesec, jednostavno su se odlučili osloboditi zemljine gravitacije simulirajući beztežnost na posebnom zrakoplovu zvanom kometi povraćati, kometi povraćati.
Izdižući se u zrak i potom spuštajući se, ovaj zrakoplov u jednom letu izvede do 30 paraboličnih figura kako bi simulirao osjećaj beztežnosti. Slobodni pad traje samo 30 sekundi, ali lice uspijeva nabubriti za pola minute.
Uz svu pričvršćenu opremu, znanstvenici su izmjerili osam volontera, od kojih je svaki svaki dan obavljao jedan let tokom četiri dana. Mjerili su protok krvi u različitim arterijama koje podržavaju mozak pomoću prijenosnog Dopplerovog ultrazvuka, zbog čega visokofrekventni zvučni valovi odbijaju cirkulirajuće crvene krvne stanice. Oni su također izmjerili razinu dušičnog oksida u uzorcima krvi uzetim iz vene u podlaktici, kao i drugih nevidljivih molekula, uključujući slobodne radikale i proteine specifične za mozak (koji odražavaju strukturno oštećenje mozga), što bi moglo reći da li je krvno-moždana barijera prisiljena da se otvori.
Početni nalazi potvrdili su upravo ono što se i očekivalo. Razine dušičnog oksida povećale su se nakon opetovanih "udaraca" bez težine, a to se podudaralo s porastom protoka krvi, posebno u arterijama koje opskrbljuju stražnju stranu mozga. Krvno-moždana barijera se otvorila, iako nije bilo dokaza o strukturnom oštećenju mozga.
Istraživači sada planiraju nastaviti ove studije s detaljnijim procjenama promjena u krvi i tekućini u mozgu, koristeći tehniku snimanja kao što su snimanje magnetskom rezonancom za potvrđivanje rezultata. Oni također žele razmotriti uvođenje kontramjera poput gumenih hlača, koje stvaraju negativan pritisak u donjem dijelu tijela i pomažu "ispumpati" krv iz mozga astronauta - kao i lijekove koji suzbijaju povećanje dušičnog oksida. Rezultati takvih studija mogli su ne samo poboljšati dobrobit astronauta u svemirskim putovanjima, već i pružiti vrijedne informacije o tome zašto je "gravitacija" dobra za mozak.
Ilya Khel