Исследователи определили микроструктурные изменения человеческого мозга, появляющиеся в космосе
18 февраля в журнале Frontiers in Neural Circuits было опубликовано исследование, проведённое специалистами из разных стран мира в рамках совместного проекта Европейского космического агентства (ЕКА) и Роскосмоса. Это первая крупная работа, посвящённая тщательному анализу изменений структурных связей в человеческом мозге, произошедших вследствие длительного пребывания в космосе. Выявленные изменения связаны с сенсомоторными, языковыми и зрительными функциями. Они сохраняются в течение долгого времени и учёные не знают, сколько времени необходимо для достижения предполётного состояния.
В исследовании приняли участие 12 космонавтов со средним сроком пребывания на Международной космической станции (МКС) около полугода. Их мозг изучали при помощи трактографии или диффузионной МРТ до полёта (в среднем за 89 дней) и после возвращения на Землю — через 10 дней и 230 дней. Метод позволяет количественно измерить диффузию молекул воды в тканях. Он широко используется для построения трёхмерных моделей головного мозга. За счёт детальной визуализации системы проводящих путей (трактов белового вещества) головного мозга можно обнаружить даже мельчайшие микроструктурные изменения.
Обследования проводились в период с февраля 2014 года по февраль 2020 года на МРТ-томографе General Electric (GE) Discovery MR750 3Т. Наиболее распространёнными оказались изменения в трактах, связанных с двигательными и сенсорными функциями, включая кортикоспинальный, кортикостриарный и зубочелюстные тракты. Существует теория, что микрогравитация оказывает существенное влияние на то, как мозг представляет себе тело и управляет движениями. Мозг подстраивается под изменения среды за счёт своей нейропластичности. Зафиксированные изменения могут подтверждать эту теорию.
При этом, как отмечают учёные, предыдущие исследования обнаружили несколько специфических анатомических аномалий, появившихся вследствие длительных космических перелётов, такие как увеличение желудочков мозга, сужение продольной щели и дислокация мозга. Зафиксированные микроструктурные изменения могут быть связаны с этими анатомическими аномалиями и перераспределением жидкости. В частности, найденные в мозолистом теле аномалии учёные связывают именно с меняющейся анатомией, называя маловероятной вероятность появления изменений под воздействием нейропластичности.
Предположительно, обнаруженные аномалии в дугообразном пучке, соединяющим области Блока и Вернике, также связанны исключительно с анатомическими изменениями. Кроме того, микроструктурные изменения были зафиксированы в базальных ганглиях, сенсомоторной коре и мозжечке.
В ходе постполётных обследований учёные выяснили, что фаза нормализации организма протекает очень медленно, и до сих пор неизвестно, сколько необходимо для достижения предполётного состояния и будет ли оно вообще достигнуто. Некоторая нормализация состояния спустя семь месяцев после полёта есть, но остаточные эффекты от долгого пребывания в космосе остались у всех испытуемых. Авторы надеются на будущие исследования, которые смогут приблизить их к получению ответов на поставленные вопросы, а также решить две ключевых проблемы текущей работы — малая выборка и невозможность выявить эффекты (из-за специфики метода), возникающие в результате сдвигов жидкости, изменений анатомической формы мозга или нейропластичности.
Фактически авторы не могут указать, чем конкретно вызваны те или иные аномалии. Это очень важный момент, поскольку ответ на этот вопрос позволит создать подходящие условия для экипажа, компенсирующие негативное воздействие враждебной для человека среды. Особенно актуальна эта проблема для длительных космических перелётов.
***
Подробности в статье Brain Connectometry Changes in Space Travelers After Long-Duration Spaceflight, опубликованной в журнале Frontiers in Neural Circuits. DOI: 10.3389/fncir.2022.815838
