宇宙の宇宙飛行士:とにかく、無重力であなたの脳に何が起こりますか?

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Anonim

NASAは2030年代までに火星に人間を派遣することを約束しました。あなたが典型的な往復が3〜6ヶ月の間でどこかにあると思うときこれは野心的な目標です、そして惑星のアラインメントが帰国の旅を可能にする前にクルーは最大2年間赤い惑星にとどまると予想されます。ロシアの宇宙飛行士Valery Polyakovが保有している宇宙での連続438日という現在の記録をはるかに超えて、宇宙飛行士は約3年間、重力を減らして生きなければならないことを意味します。

宇宙旅行の初期の頃、科学者たちは、月に人間を着陸させるためにロケットが地球の牽引力を免れるように重力を克服する方法を見つけ出すために一生懸命働きました。今日、重力は依然として科学的課題のトップになっていますが、今回は重力の減少が宇宙飛行士の健康、特に彼らの脳にどのような影響を与えるのかに関心があります。結局、私たちは宇宙の無重力(0 g)や火星の微小重力(0.3 g)ではなく、地球の重力(1 g)内に存在するように進化しました。

それで、正確にどのように人間の脳は微小重力に対処しますか?残念ながら、一言で言えば - これに関する情報は限られています。無重力状態で宇宙飛行士の顔が赤くなり肥大化するのはよく知られているので、これは驚くべきことです。これは「チャーリーブラウン効果」または「ふくらんでいる頭の鳥の足症候群」として愛情を込めて知られています。 (細胞と血漿)そして脳脊髄液は頭に向かって移動し、それらは丸くてふくらんでいる顔、そしてより細い脚を持っています。

これらの体液移動は、宇宙での乗り物酔い、頭痛、および吐き気にも関連しています。また最近では、血流が増加して頭蓋骨の内側で脳が浮き上がるにつれて圧力が上昇し、視力障害や頭蓋内圧症候群と呼ばれる状態が原因で視力障害が発生しています。 NASAはこの症候群を火星への任務のための最高の健康上のリスクであると考えていますが、それを引き起こす原因を突き止めそしてそれを予防する方法 - さらに難しい問題 - を依然として謎のままにしています。

それで、私の研究はこれにどこに適合しますか?一酸化窒素 - 通常血流中に浮遊している目に見えない分子 - が血流中に蓄積するので、私は脳のある部分があまりにも多くの血液を受け取ることになると思います。これは脳に血液を供給する動脈を弛緩させるので、それらは開きすぎます。血流のこの容赦ない急増の結果として、血液脳関門 - 脳の「ショックアブソーバー」 - が圧倒されるようになるかもしれません。これは、水がゆっくりと蓄積することを可能にし(浮腫と呼ばれる状態)、脳の腫れと圧力の増加を引き起こしますが、これもその排水能力の限界のためにさらに悪化する可能性があります。

川のほとりにあふれている川のように考えてください。その結果、十分な酸素が十分に速く脳の一部に到達するわけではありません。この大きな問題は、なぜ視界がぼやけているのか、そして宇宙飛行士の認知的敏捷性(彼らがどう考え、集中し、推論し、そして動くか)を含む他のスキルへの影響を説明することができます。

嘔吐彗星の旅

私の考えが正しいかどうかを判断するには、それをテストする必要がありました。しかし、NASAに月への旅行を依頼するのではなく、「嘔吐彗星」と呼ばれる特別な飛行機で無重力をシミュレートすることによって、地球の重力の絆を逃がしました。

この飛行機は、上昇してから空中に浸かることで、1回の飛行で最大30個のこれらの「放物線」を演じ、無重力感をシミュレートします。彼らは30秒しか続かない、そして私が認めなければならない、それは非常に中毒性がある、そしてあなたは本当にふくらんでいる顔を得る!

すべての機器がしっかりと固定された状態で、4日間毎日1回飛行した8人のボランティアから測定を行いました。携帯型ドップラー超音波を使用して脳に供給するさまざまな動脈の血流を測定しました。これは、循環する赤血球から高周波音波を反射させることによって機能します。また、前腕静脈から採取した血液サンプル中の一酸化窒素レベル、さらにはフリーラジカルや脳特異的タンパク質(脳の構造的損傷を反映している)を含む目に見えない分子も測定しました。強制的に開かれました。

我々の最初の発見は我々が予想したことを確認した。無重力状態が繰り返されると一酸化窒素レベルが上昇し、これは、特に脳の後ろ側に供給する動脈を通る血流の増加と同時に起こりました。構造的な脳損傷の証拠はありませんでしたが、これは血液脳関門を開かせました。

我々は現在、我々の調査結果を確認するために磁気共鳴のような画像技術を用いて脳内の血液と体液シフトのより詳細な評価でこれらの研究を追跡することを計画している。また、ゴム製の吸引ズボンなど、宇宙飛行士の脳から血液を「吸い取る」ことができるという考えで、下半身に陰圧を生じさせるという効果も探求するつもりです。一酸化窒素の増加を相殺する。しかし、これらの調査結果は宇宙旅行を改善するだけのものではありません - 運動の「重力」がなぜ脳にとって良い薬であるのか、そしてそれが後年の認知症や脳卒中からどのように保護できるのかについての貴重な情報を提供できます。

この記事はもともとDamian BaileyによるThe Conversationに掲載されたものです。ここで元の記事を読んでください。

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