Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Изменения мозга космонавтов объяснили нейропластичностью

Steven Jillings et al. / Science Advances, 2020

У космонавтов, которые провели в условиях микрогравитации на Международной космической станции (МКС) около полугода, объем белого и серого вещества мозга и форма некоторых его участков меняются благодаря нейропластичности и перераспределению спинномозговой жидкости, а не из-за нейродегенерации. При этом через семь месяцев после возвращения на Землю большинство изменений, вызванных пребыванием в космосе, уже не заметны, то есть мозг переходит в изначальное состояние. Научная статья об этом опубликована в Science Advances.

У людей, которые несколько месяцев провели в условиях пониженной гравитации, меняются объем и структура различных участков мозга. В исследованиях астронавтов и космонавтов с МКС уже было показано, что мозг при состоянии, близком к невесомости, смещается в черепе вверх, объем серого вещества в коре лобных и височных долей снижается, как и объем белого вещества. Также происходит перераспределение спинномозговой жидкости: ее становится больше в желудочках мозга, а в подпаутинном пространстве она скапливается у основания мозга и выше присутствует в сравнительно небольших количествах. Принято считать, что это служит одной из причин структурных изменений нервной ткани при микрогравитации.

Также есть предположение, что объем белого и серого вещества снижается из-за нейродегенерации — отмирания части нервных клеток. В таком случае изменения в строении мозга космонавтов, скорее всего, будут перманентными или по крайней мере долгосрочными: если образование новых нейронов у взрослых людей и идет, то полностью покрыть потери клеток в данном случае оно вряд ли сможет. Однако исследований, в которых за изменением структуры мозга побывавших в космосе следили хотя бы несколько месяцев после возвращения на Землю, практически нет. Немногочисленные работы по этой теме показывают, что гипофиз космонавтов меняется надолго, но о других частях головного мозга информации меньше.

Исследователи из Австралии, Бельгии, Германии и России во главе с Беном Йёриссеном (Ben Jeurissen) из Антверпенского университета исследовали структуру мозга 11 российских космонавтов (все мужчины), которые провели на МКС в среднем 171 день подряд. Ученые трижды провели каждому из них диффузионную МРТ мозга: до полета в космос (точное число дней до старта не указано), а 8 космонавтам из 11 — также в среднем через 9 и 239 дней после возвращения на Землю. Авторов интересовали изменения объема белого и серого вещества в разных областях мозга, а также распределение спинномозговой жидкости. Также до и после полета тестировали остроту зрения космонавтов, так как она часто снижается из-за долгого нахождения в условиях микрогравитации.

В целом результаты исследования подтверждают данные предыдущих работ. После долгосрочного нахождения в космосе объем серого вещества в ряде его областей — около боковой борозды, отделяющей височную долю от лобной и теменной, и в стенках желудочков мозга — уменьшилось, а сами желудочки расширились, в них стало больше спинномозговой жидкости (то же отмечали и в более ранних статьях). Однако общий объем серого вещества не снизился, а через семь месяцев после возвращения на Землю оно перераспределилось по головному мозгу практически так же, как и до полета в космос. Авторы сделали вывод, что временное изменение положения серого вещества в указанных участках мозга было связано в первую очередь с «поведением» спинномозговой жидкости, а заметной нейродегенерации в данном случае не наблюдалось.

После долгосрочного пребывания на МКС объем белого вещества вырос в тех областях, которые отвечают за контроль движений (мозжечок, базальные ядра и прецентральная извилина) и ощущение положения различных частей тела друг относительно друга (постцентральная извилина). Это, вероятнее всего, не последствие микрогравитации как таковой, а проявление пластичности мозга, адаптация органа к работе тела в новых условиях. Сила земного притяжения оказывает существенное влияние на движения человека, а когда она почти перестает действовать, управление движениями и телесные ощущения не могут не измениться.

В одном пункте новые данные противоречат старым. В предыдущих работах получалось, что сильнее всего после полета ухудшается зрение у тех космонавтов, чьи мозговые желудочки минимально расширились, а в новом исследовании — у тех, у кого объем желудочков мозга вырос сильнее по сравнению с остальными. Такие расхождения, отмечают авторы, могут быть связаны с тем, насколько испытуемые изначально устойчивы к развитию нейроокулярного синдрома, один из симптомов которого — снижение остроты зрения. Интересно, что у российских космонавтов этот синдром пока не отмечали: вероятно, из-за различий в программах послеполетной реабилитации. В любом случае, для точных выводов требуются дополнительные исследования.

На Международной космической станции, да и в космосе в принципе, от земной отличается не только гравитация, но и уровень ионизирующего излучения. Теоретически «повышенная радиация» увеличивает риск рака и сердечно-сосудистых заболеваний, но на практике в исследовании состояния здоровья 301 астронавта и 117 космонавтов заметной связи повышенных доз радиации и онкологических, а также сердечно-сосудистых патологий не выявили.

Светлана Ястребова

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.