Як космос змінює мозок людини: вчені пояснили небезпечний ефект невагомості
Тривале перебування у стані мікрогравітації призводить до фізичної перебудови структури людського мозку. У космосі нейронні зв'язки, що відповідають за рух, рівновагу та відчуття положення тіла, перелаштовуються під нові умови.
Про це повідомляє видання BBC з посиланням на масштабне дослідження британських нейрофізіологів.
Через таку адаптацію різке повернення до гравітації (наприклад, під час висадки на Марс чи Місяць) викликає в астронавтів небезпечну дезорієнтацію, що може стати головною перешкодою для майбутніх довготривалих космічних місій.
Як тіло людини та м'язи адаптуються до умов невагомості
У космосі організму більше не потрібно долати силу тяжіння. Через це кістки швидко втрачають кальцій, а м'язи слабшають. Крім того, рідини в організмі піднімаються до верхньої частини тіла, через що в астронавтів часто набрякає обличчя, а ноги стають тоншими.
Щоб повернутися на Землю у нормальній формі, екіпаж МКС має щодня тренуватися щонайменше дві години. Але навіть за таких умов після піврічної місії астронавтів часто виносять із капсули на ношах, а повне відновлення кісткової тканини може тривати до чотирьох років.
Підписуйтеся на наші соцмережі
Вплив мікрогравітації: як космос змінює структуру мозку людини
Якщо вплив на м'язи та кістки вивчений добре, то процеси всередині черепа довго залишалися загадкою. Команда науковців з Біркбекського коледжу Лондонського університету проаналізувала дані 15 досліджень, у яких взяли участь 377 людей (як астронавти, так і добровольці із наземних симуляцій космічних польотів).
Головні висновки вчених:
- Фізична перебудова: мозок демонструє дивовижну нейропластичність. Він буквально переписує свої структурні та функціональні зв'язки, щоб адаптуватися до відсутності гравітації.
- Втрата «земних» налаштувань: найбільших змін зазнають ділянки мозку, які відповідають за рух, рівновагу та відчуття положення тіла у просторі.
- Зміни в оперкулумі: це зона мозку, де з'єднуються й обробляються сигнали від різних органів чуття.
Як пояснює головна авторка дослідження, професорка когнітивної нейронауки Еліза Раффаелла Ферре, наш мозок сформований на основі земного тяжіння. На Землі ми беремо чашку кави не замислюючись, бо мозок автоматично враховує вагу та гравітацію. У космосі ці «базові налаштування» кардинально змінюються.
Чому втрата гравітації є смертельно небезпечною для польотів на Марс
Здатність мозку перелаштовуватися дозволяє астронавтам виживати на МКС. Проблема полягає у швидкості цієї адаптації під час повернення до умов гравітації.
Згадайте архівні відео програми «Аполлон»: астронавти постійно падали та спотикалися на поверхні Місяця. Їхня система рівноваги просто не встигла переключитися на нові умови.
Для екіпажів МКС це не є критичною проблемою: після повернення на Землю на них чекають лікарі та реабілітація.
Але місія на Марс виглядатиме інакше:
- Екіпаж проведе у повній невагомості близько восьми місяців.
- За цей час мозок ідеально адаптується до космосу.
- Після прибуття астронавтам доведеться самостійно садити корабель та виходити на поверхню Марса (де гравітація приблизно втричі слабша за земну).
Різка зміна тяжіння спричинить сильну дезорієнтацію. Без прямого зв'язку із Землею у реальному часі (через затримку сигналу) порушення координації та нездатність швидко ухвалювати правильні рішення можуть призвести до фатальних наслідків.
Як вчені планують захистити мозок астронавтів під час тривалих місій
У науковій фантастиці (як-от у фільмах «Марсіянин» чи «2001: Космічна одіссея») цю проблему вирішують за допомогою кораблів із центрифугами, які створюють штучну гравітацію. У реальності ж це занадто дорого і технічно складно, адже в космосі кожен кілограм маси коштує величезних грошей.
Тому нейрофізіологи шукають альтернативу. Команда професорки Ферре зараз розробляє методику використання невеликих електричних імпульсів. Мета — штучно стимулювати ті ділянки мозку астронавтів, які відповідають за сприйняття гравітації. Цей нейростимулятор має допомогти мозку підтримувати здатність до швидкої адаптації та гарантувати безпеку екіпажу під час підкорення інших планет.