Долгое время считалось, что главная проблема длительных космических полетов — потеря мышечной массы и прочности костей. Но новое исследование показало: невесомость влияет еще и на мозг. Более того, он начинает перестраиваться уже во время пребывания в космосе. По мнению ученых, именно это может стать одной из главных сложностей будущих экспедиций к Луне и Марсу.
Исследование провели специалисты Биркбекского колледжа Лондонского университета. Они объединили результаты 15 научных работ с участием 377 человек — как астронавтов, так и добровольцев, участвовавших в экспериментах, имитирующих условия микрогравитации, пишет BBC.
В космосе меняется не только тело
О том, что невесомость влияет на организм, известно давно. Без постоянной нагрузки мышцы начинают слабеть, кости теряют кальций, а сердцу приходится работать в непривычных условиях.
Меняется даже внешность. Из-за того что жидкости в организме больше не притягиваются к ногам, они смещаются вверх, и лицо у астронавтов становится более округлым.
Чтобы замедлить эти процессы, экипажи Международной космической станции каждый день проводят около двух часов на тренажерах. Но полностью избежать последствий все равно не удается. После возвращения на Землю астронавтам требуется длительная реабилитация, а восстановление костной ткани может занять несколько лет.
Теперь ученые присмотрелись к мозгу
Если влияние невесомости на тело изучают уже десятилетиями, то с мозгом все гораздо сложнее. До сих пор подобных исследований было немного.
Один из самых известных экспериментов связан с американским астронавтом Скоттом Келли. Он провел на МКС целый год, тогда как его брат-близнец Марк оставался на Земле. Во время полета серьезных изменений в работе мозга не заметили, однако после возвращения когнитивные способности Скотта полностью восстановились только примерно через полгода.
По словам хирурга Европейского космического агентства Алессандро Альчибиаде, именно мозг остается главным «рабочим инструментом» астронавта. Если он не справляется с задачами, то не помогут ни современные корабли, ни самое совершенное оборудование.
Мозг начинает работать по-другому
Авторы нового исследования обнаружили, что в невесомости мозг постепенно перестраивается, чтобы приспособиться к новым условиям.
Больше всего меняются области, которые отвечают за движение, чувство равновесия и понимание того, где находится тело в пространстве. Кроме того, перестраивается участок мозга, который объединяет информацию, поступающую сразу от нескольких органов чувств.
По словам руководителя исследования Элизы Раффаэллы Ферре, это неудивительно. Человеческий мозг миллионы лет развивался в условиях земной гравитации и постоянно учитывает ее, даже если мы этого не замечаем.
Хороший пример — обычная чашка кофе. Мы берем ее автоматически, не задумываясь, какое усилие нужно приложить. Это происходит потому, что мозг заранее учитывает силу тяжести. В космосе этот привычный «расчет» приходится перестраивать.
Почему это важно для полетов на Марс?
На Международной космической станции такая адаптация обычно проходит без серьезных проблем. Первые дни астронавты двигаются немного неловко, могут случайно слишком сильно оттолкнуться от стены или неправильно рассчитать движение. Но довольно быстро организм привыкает к новым условиям.
Во время полета на Марс все может оказаться сложнее. Дорога займет около восьми месяцев, и за это время мозг полностью привыкнет к жизни без гравитации. После посадки экипажу придется почти сразу работать в условиях марсианского притяжения, которое составляет примерно треть земного.
Даже если ежедневные тренировки помогут сохранить мышцы и кости, мозгу все равно понадобится время, чтобы снова приспособиться. А это может повлиять на координацию, чувство равновесия и скорость принятия решений — именно тогда, когда экипажу предстоит выполнять самые ответственные задачи.
Можно ли подготовить мозг заранее?
В научной фантастике эту проблему обычно решают с помощью искусственной гравитации, которую создает вращающийся космический корабль. По словам специалистов Европейского космического агентства, такой вариант действительно помог бы сохранить мышцы, кости и нормальную работу мозга. Однако построить подобный корабль пока слишком дорого.
Поэтому исследователи ищут другие решения. Команда Элизы Ферре сейчас изучает возможность воздействовать на определенные участки мозга с помощью слабых электрических импульсов. Предполагается, что это поможет человеку быстрее адаптироваться к изменению гравитации.
Авторы работы отмечают, что подобные исследования важны не только для будущих космических миссий. Они также помогают лучше понять, как работает человеческий мозг и каким образом он приспосабливается к новым условиям.