Мозг астронавтов «перепрограммировался» во время космических полетов

Новое исследование было опубликовано в Границы в нейронных цепях Он первым проанализировал Структурная связь, возникающая в мозгу, меняется после длительного космического полета. Результаты показывают значительные изменения в микроструктуре многих трактов белого вещества, таких как сенсорные тракты. Исследование может стать основой для будущих исследований всего спектра изменений мозга во время освоения человеком космоса.

Наш мозг может изменяться и адаптироваться в структуре и функционировании на протяжении всей нашей жизни. В связи с тем, что освоение космоса человеком достигает новых высот, понимание влияния космических полетов на человеческий мозг имеет решающее значение. Предыдущие исследования показали, что космический полет может изменить внешний вид и функции мозга взрослого человека.

В рамках совместного проекта Европейского космического агентства (ЕКА) и «Роскосмоса» группа международных исследователей под руководством доктора Флориса Виттеса из Университета Антверпена изучила мозг людей, путешествующих в космосе.

Вуйтс и его коллеги впервые исследовали структурные изменения в мозге после космического полета на уровне трактов белого вещества в глубине мозга.

Белое вещество относится к частям мозга, отвечающим за связь между серым веществом и телом, а также между различными областями серого вещества. Короче говоря, белое вещество — это коммуникационный канал мозга, а серое вещество — это место, где обрабатывается информация.

образованный мозг

Чтобы изучить структуру и функции мозга после космического полета, исследователи использовали технологию визуализации мозга, называемую волоконной оптикой.

Визуализация тракта с волокнами дает своего рода электрическую схему мозга. «Наше исследование — первое, в котором используется этот специфический метод для обнаружения изменений в структуре мозга после космического полета», — пояснил Йейтс.

Вуйтс и его команда получили магнитно-резонансную томографию (dMRI) 12 мужчин-астронавтов непосредственно перед и после их космических полетов. Они также сделали восемь последующих сканирований за семь месяцев космического полета. Все астронавты участвовали в длительных полетах средней продолжительностью 172 дня.

Исследователи нашли подтверждение концепции «обучаемого мозга». Другими словами, уровень нейропластичности должен адаптироваться к космическим полетам. «Мы обнаружили изменения в нейронных связях между несколькими двигательными областями мозга», — сказал первый автор Андрей Дорошин из Университета Дрекселя. «Моторные области — это центры мозга, в которых инициируются команды движений. В состоянии невесомости космонавту необходимо радикально адаптировать свои стратегии движения по сравнению с Землей. Наше исследование показывает, что их мозг, так сказать, перестраивается».

Последующие обследования показали, что через семь месяцев после возвращения на Землю эти изменения все еще были видны.

«Из предыдущих исследований мы знаем, что эти двигательные области проявляют признаки адаптации после космического полета. Теперь у нас есть первое указание на то, что это также отражается на уровне связей между этими областями», — продолжил Вуйтс.

Авторы также нашли объяснение анатомическим сдвигам мозга, наблюдаемым после космического полета.

«Сначала мы думали, что обнаружили изменения в мозолистое телокоторая является центральной магистралью, соединяющей два полушария мозга», — объяснил Вятт. мозолистое тело Они граничат с желудочками мозга, соединенной сетью заполненных жидкостью камер, которые расширяются из-за космических путешествий.

«Структурные изменения, которые мы первоначально обнаружили в мозолистое тело На самом деле это вызвано расширением желудочков, которое вызывает анатомические сдвиги в соседних нервных тканях», — сказал Вуйтс, — «Там, где первоначально предполагалось наличие реальных структурных изменений в мозге, мы замечаем только изменения формы. Это помещает результаты в другую перспективу. «

Будущее космических исследований

Исследование демонстрирует необходимость понимания того, как космический полет влияет на наш организм, в частности, посредством долгосрочных исследований воздействия на человеческий мозг. В настоящее время существуют контрмеры против потери мышечной массы и костной ткани, такие как физические упражнения не менее двух часов в день. Будущие исследования могут предоставить доказательства того, что контрмеры необходимы для мозга.

«Эти результаты дают нам дополнительные кусочки всей головоломки. Поскольку это исследование настолько новаторское, мы еще не знаем, как будет выглядеть вся головоломка. Эти результаты способствуют нашему общему пониманию того, что происходит в мозгу космических путешественников.Важно сохранить это направление исследований, рассматривая изменения мозга, вызванные космическим полетом, с разных точек зрения и с использованием разных методов.

Ссылка: «Изменения связности мозга у космонавтов после длительного космического полета» Андрея Дорошина, Стивена Гиллингса, Бена Горесин, Елены Томиловской, Екатерины Печенковой, Инны Носиковой, Алины Румчиской, Людмилы Литвиновой, Ильи Рукавишникова, Хлои Катуэн и Яна Сибериса, Виктор Петровичев, Анжелика ван Омберген, Йитка Анен, Стефан Соннарт, Пол М. Парзель, Валентин Синицын, Петер цу Юлленберг, Кароль Осипович и Флорис Л. Йейтс, 18 февраля 2022 г., Границы в нейронных цепях.
DOI: 10.3389 / fncir.2022.815838