Ei ole mikään salaisuus, että NASA on ottanut ylivoimaisen tehtävän: lähettää ihmisiä Marsille 2030-luvulle mennessä. Miksi ylivoimainen? Koska riittää ymmärtää, että tyypillinen matka sinne kestää kolme-kuusi kuukautta, ja miehistön on pysyttävä planeetalla jopa kaksi vuotta, ennen kuin planeettojen kohdistus antaa sen palata kotiin. Tämä tarkoittaa, että astronautit joutuvat elämään pienentyneessä (mikro) painovoimassa vähintään kolme vuotta - tämä on huomattavasti korkeampi kuin venäläisen kosmonautin Valeri Polyakovin asettama nykyinen jatkuvan avaruudessa olon ennätys: 438 päivää.
Avaruusmatkojen alkuaikoina tutkijat työskentelivät ahkerasti selvittääkseen kuinka voittaa painovoima niin, että raketti voisi katapulttoida avaruuteen ja laskeutua ihmisille kuuhun. Nykyään painovoima on myös tieteen asialistalla, mutta tällä kertaa olemme kiinnostuneempia siitä, kuinka vähentynyt painovoima vaikuttaa astronautien, erityisesti heidän aivojen, terveyteen. Loppujen lopuksi olemme kehittyneet olemassa olemaan maan painovoimassa (1 g), ei avaruuden painottomuudessa (0 g) tai Marsin mikropainossa (0,3 g).
Aivot astiassa
Joten miten aivot käsittelevät mikropainoa? Lyhyesti sanottuna erittäin huono - tietoa tästä on kuitenkin rajoitetusti. Tiedämme, että astronautien kasvot punoittavat ja turpoavat nollapainolla - ilmiötä kutsutaan hellästi "Charlie Brown -ilmiöksi". Tämä johtuu suurelta osin siitä, että neste, joka koostuu pääasiassa verestä (soluista ja plasmasta) ja aivo-selkäydinnesteestä, siirtyy päätä kohti, jolloin kasvot muuttuvat turvonneiksi ja pyöreiksi ja jalat ohuiksi.
Nämä nestesiirtymät liittyvät myös "avaruusvaurioon" (samanlainen kuin meritauti), päänsärkyihin ja pahoinvointiin. Äskettäin niihin on liitetty myös näön hämärtymistä, jotka johtuvat paineen noususta ja lisääntyneestä verenvirtauksesta; itse aivot kelluvat kallon yläosaan painettaen. Huolimatta siitä, että NASA pitää näkövammaisia ja aivojen siirtymistä suurimpana riskinä minkä tahansa Marsissa olevan ihmisen terveydelle, ei ole vielä ollut mahdollista selvittää, mikä sitä aiheuttaa, sekä miten sitä voidaan estää.
Fysiologian ja biokemian professori Damien Bailey Etelä-Walesin yliopistosta uskoo, että tietyt aivojen osat saavat lopulta liian paljon verta, koska typpioksidi kertyy verenkiertoon - näkymätön molekyyli, joka yleensä kelluu siellä. Verisuonet, jotka toimittavat aivoille verta, rentoutuvat, joten ne avautuvat enemmän. Tämän verenvirtauksen nousun seurauksena veri-aivoeste - aivojen “iskunvaimennin” - ylikuormittuu. Vesi kertyy hitaasti, aivot turpoavat ja paine kasvaa.
Mainosvideo:
Kuvittele joki, joka täyttää sen pankit. Tärkein asia tässä on se, että tietyille aivo-osille ei toimiteta tarpeeksi happea. Tämä on iso ongelma, joka selittää näön hämärtymisen, samoin kuin muut vaikutukset, jotka ilmenevät astronauttien kykyyn ajatella, keskittyä, ajatella ja liikkua.
Matka "oksentaa komeetta"
Idean testaamiseksi tutkijoiden on otettava se käytännössä. Sen sijaan, että pyytäisivät NASA: ta matkustamaan kuuhun, he päättivät vain päästä eroon maan painovoimasta simuloimalla painottomuutta erityisellä koneella, jota kutsutaan oksentaa komeettana, oksentaa komeettana.
Ilma nousee ja sitten laskee, tämä lentokone suorittaa jopa 30 parabolista figuuria yhdellä lennolla simuloidaksesi painottomuuden tunnetta. Vapaa pudotus kestää vain 30 sekuntia, mutta kasvot onnistuvat turpoamaan puolessa minuutissa.
Varmistuttuaan kaikki varusteet turvallisesti, tutkijat ottivat mittauksia kahdeksan vapaaehtoisen keskuudessa, joista jokainen teki yhden lennon päivittäin neljän päivän ajan. He mittasivat verenvirtausta useissa valtimoissa, jotka tukevat aivoja käyttämällä kannettavaa Doppler-ultraääntä, joka aiheuttaa korkeataajuisten ääniaaltojen poistumisen kiertävistä punasoluista. He mittasivat myös typpioksiditasoa kyynärvarren laskimosta otetuissa verinäytteissä, samoin kuin muissa näkymättömissä molekyyleissä, mukaan lukien vapaat radikaalit ja aivo-spesifiset proteiinit (jotka heijastavat aivojen rakenteellisia vaurioita), jotka voisivat kertoa, jos veri-aivoeste pakotetaan avoimeksi.
Alkuperäiset havainnot vahvistivat tarkalleen mitä odotettiin. Typpioksiditasot nousivat toistuvien painottomuuden "seurausten" jälkeen, ja tämä tapahtui samanaikaisesti verenvirtauksen lisääntymisen kanssa, etenkin valtimoissa, jotka toimittavat aivojen takaosaa. Veri-aivoeste aukesi, vaikka aivojen rakenteellisista vaurioista ei ollut näyttöä.
Tutkijat suunnittelevat nyt jatkavansa näitä tutkimuksia yksityiskohtaisemmilla arvioilla aivojen veren ja nesteiden muutoksista käyttämällä kuvantamistekniikoita, kuten magneettikuvauskuvausta tulosten vahvistamiseksi. He haluavat myös harkita vastatoimenpiteiden, kuten kumihousujen, käyttöönottoa, jotka luovat negatiivista painetta alavartaloon ja auttavat "pumppaamaan" verta astronautin aivoista - samoin kuin lääkkeitä, jotka estävät typpioksidin määrän lisääntymistä. Tällaisten tutkimusten tulokset eivät vain voineet parantaa astronautien hyvinvointia avaruusmatkoilla, vaan myös tarjota arvokasta tietoa siitä, miksi "painovoima" on hyvä aivoille.
Ilja Khel