На світанку космічної ери вчені наполегливо працювали над тим, щоб з’ясувати, як подолати силу тяжіння та примусити ракету покинути земну атмосферу. Й хоча сьогодні гравітація все ще лишається предметом стійкого інтересу науковців, та акценти їх пошуків змінилися. Тепер більший інтерес викликає, як саме вона впливає на здоров’я людини й особливо на її мозок. Адже, кінець кінцем, ми еволюціонували для життя в земній гравітації, а не в невагомому просторі чи мікрогравітації Марсу.

Вчені вже знайомі з так званим “ефектом Чарлі Брауна” або “синдромом опухлої голови птахи”, коли обличчя космонавтів стають червоними та роздутими в невагомості. Це відбувається через те, що рідина, яка складається з крові та спинномозкової рідини, зміщується до голови. В результаті — остання спухає, а ноги — стають тоншими.

З цими зрушеннями рідин також пов’язують синдром космічної адаптації, головні болі, нудоту. Нещодавно його назвали причиною помутніння зору, котре відбувається через зростання тиску, коли кровотік збільшується, а мозок ніби спливає догори всередині черепа. Цей стан назвали порушенням зору та синдром внутрішньочерепного тиску. NASA вважає, що даний синдром становить найбільший ризик для здоров’я будь-якої місії на Марс. Й питання, як його попередити, досі лишається загадкою.

Пошуки винуватця

Професор фізіології та біохімії з Університету Південного Вельсу Деміан Бейлі висунув припущення, що в деякі частини мозку потрапляє занадто багато крові через те, що в кровотоку накопичується оксид азоту. Це веде до зменшення тонусу артерій, які постачають кров до мозку, й ті занадто відкриваються.

В результаті виникає сплеск кровотоку, через що гематоенцефалічний бар’єр (“амортизатор” для мозку) перевантажується. Через це вода поступово накопичується (стан відомий під назвою едема), збільшується тиск та виникає набряк головного мозку. В результаті в різні частини останнього не достатньо швидко надходить достатня кількість кисню. Це пояснює помутніння зору, вплив на когнітивну гнучкість космонавтів (їх спосіб мислення, рухи, концентрації т.д.) та ін. Стан може ще більше погіршитися в результаті обмеження дренажних властивостей головного мозку.

Невагомий експеримент

Щоб перевірити своє припущення, Бейлі влаштував експеримент з 8 добровольцями. Для відтворення умов невагомості піддослідним влаштували політ на спеціальному літаку, який ніжно кличуть “блювотна комета”. Добровольці протягом 4 днів здійснювали щодня один рейс таким літаком. Після з допомогою портативного доплерівського ультразвуку в них вимірювали кровотік в артеріях, що постачають кров до мозку.

Вченим було важливо зрозуміти: чи гематоенцефалічний бар’єр відкривається примусово? Для цього вимірювався рівень оксиду азоту в зразках крові та інших молекул, котрі містили вільні радикали та специфічні для мозку білки (наявність яких була б свідченням структурних пошкоджень мозку).

Початкові дані продемонстрували, що рівень оксиду азоту збільшився після повторних станів невагомості, що збіглося зі збільшенням кровотоку до мозку. Це відкрило гематоенцефалічний бар’єр, але ніяких доказів про структурне пошкодження мозку науковці не виявили.

Вчені планують продовжити свої дослідження та використати в них додаткові методи візуалізації (магнітний-резонанс), засоби (наприклад, гумові всотуючі штани, що можуть створити негативний тиск в нижній частині кінцівок) та ліки (для протидії збільшенню оксиду азоту). Все це не лише стане в пригоді майбутнім космічним вояжерам, проте й внесе певну ясність в те, як такі “гравітаційні вправи” для мозку відобразяться на ньому в зрілому віці.