Интересный факт дня: Без гравитации мозг смещается вверх

Жидкость вокруг мозга перераспределяется в черепе во время космического полета, как выяснили ученые в новом исследовании 11 космонавтов, посетивших Международную космическую станцию (МКС). 

Исследование, которое подтверждает предыдущие выводы о влиянии микрогравитации на человеческий мозг, проводилось Стивеном Джиллингсом, докторантом Лаборатории исследований равновесия и аэрокосмической промышленности (LEIA) Университета Антверпена в Бельгии. Ранее Джиллингс была соавтором двух исследований, в которых изучали влияние космического полета на мозг космонавтов, а недавно Джиллингс взял на себя аналитическое руководство для дальнейшего изучения этой темы.

Читай также: Интересный факт дня: В голове человека нашли удивительную структуру

Джиллингс и команда исследовали мозг 11 космонавтов перед их космическими полетами, затем снова через девять дней после приземления, а затем через шесть-семь месяцев после их возвращения на Землю. Джиллингс участвовал в предыдущей работе над мозгом космических летчиков, в которой использовался стандартный тип магнитно-резонансной томографии (МРТ), а в этой новой работе использовался особый тип МРТ-сканирования, включающий серию диффузионных МРТ (дМРТ) изображений. Это позволило более глубоко взглянуть на ландшафт мозга, чтобы увидеть, как космический полет изменил его. 

Джиллингс заинтересовался воздействием космического полета на человеческий мозг с помощью своего руководителя Флориса Вайтса, который имеет опыт изучения вестибулярной системы - набора сенсорных органов во внутреннем ухе, которые отвечают за баланс и пространственную ориентацию. 

В 2009 году Вуйтс написал предложение провести МРТ 11 космонавтов из Роскосмос для изучения нейропластичности мозга или способности мозга приспосабливаться к новым условиям. Эта работа началась в 2013 году, и Джиллингс присоединился к ней в 2016 году. Новый анализ был основан на наблюдениях за мозгом космонавтов, которые начались в 2017 году, когда у исследователей было достаточно данных для проведения формального статистического теста. Джиллингс в первую очередь проанализировал и интерпретировал данные для этого исследования. 

Человеческое тело создано, чтобы функционировать под действием силы тяжести Земли, и многие его части эволюционировали, чтобы реагировать на это нисходящее притяжение. Эти биологические системы меняются, когда люди (и другие млекопитающие) проводят длительный период времени на орбите, где микрогравитационная среда вызывает ощущение невесомости. 

Читай также: Интересный факт дня: От недосыпа мозг придумывает прошлое

На поверхности Земли жидкий и гелеобразный материал в нашем теле реагирует на гравитацию способами, которые важны для нашего повседневного функционирования. Одно место, где это происходит, - отолитовый орган, часть вестибулярной системы.  

Отолит, находящийся внутри внутреннего уха, помогает мозгу получать информацию о том, как ориентирована голова. Он состоит из крошечных кристаллических структур, называемых отокониями, которые плоско лежат поверх геля во внутреннем ухе. 

Когда голова совершает движение, например, наклоняется к одному плечу, сила тяжести тянет кристаллы отокониев вниз по волоскам во внутреннем ухе, посылая в мозг сигнал о том, что голова наклонена. Но в условиях микрогравитации гравитационного притяжения недостаточно, чтобы сообщить мозгу об изменении положения головы. Первые несколько дней в космосе дезориентируют членов космического экипажа, а длительное воздействие микрогравитации означает, что им потребуется период адаптации к гравитации, когда они вернутся на Землю. 

Джиллингс и его команда обнаружили, что во время космического полета жидкость вокруг мозга и позвоночника не движется так, как на Земле. Эта новая работа показала, что космонавты, отслужившие шесть месяцев на МКС, испытали смещение мозга вверх, и что жидкость, обнаруженная вокруг мозга и позвоночника, перераспределилась в результате пребывания в микрогравитации. 

“Спинномозговая жидкость - это вся жидкость, которая циркулирует вокруг головного и спинного мозга; она его окружает“, - сказал Джиллингс. “Жидкость выполняет несколько функций, но тот факт, что она находится вокруг вашего мозга, также помогает [когда вы] ударяете головой. Она действует как буферное пространство“. 

Читай также: Интересный факт дня: самое тихое место на Земле может свести с ума

Спинномозговая жидкость не только смягчает мозг, но и помогает выводить продукты жизнедеятельности из органа мозга. И в телах космонавтов, которые наблюдались в этом исследовании, эта жидкость, казалось, скапливалась около нижней части мозга после того, как они вернулись из космоса. Это говорит о том, что мозг поднялся. Однако это временно и обратимо, поскольку последующее сканирование показало, что мозг почти полностью вернулся к тому, как он выглядел на предполетном сканировании. 

Исследование подтвердило то, что также обнаружили более ранние исследования, а именно: открытые структуры, обнаруженные глубоко внутри мозга, где вырабатывается спинномозговая жидкость, называемые желудочками, расширяются в пространстве. И эта новая работа показала, что, хотя желудочки действительно сжимались между послеполетными обследованиями и 7-месячными контрольными обследованиями, в желудочках космонавтов все еще было больше спинномозговой жидкости, чем до их полета в космос. 

Исследователи обнаружили, что нормальная циркуляция этой жидкости действительно нарушается. И хотя это, похоже, не влияет на давление внутри черепа, это нарушение нормальной циркуляции краниоспинальной жидкости может быть причиной того, что, как правило, у некоторых членов экипажа наблюдается нечеткое зрение во время и после космического полета. 

Джиллингс сказал, что использование различных методов МРТ в будущих исследованиях может помочь ученым собрать еще больше информации о мозге в космосе, например, вызывает ли космический полет какие-либо структурные изменения в самом мозге.

Исследование Джиллингс финансировалось Европейским космическим агентством и проводится в сотрудничестве с Институтом биомедицинских проблем Российской академии наук. Исследование подробно описано в статье, опубликованной в журнале Science Advances. 

Напомним, ранее сообщалось, что мозг человека уменьшается.

Хотите знать важные и актуальные новости раньше всех? Подписывайтесь на Bigmir)net в Facebook и Telegram.

• Теги:
• космос
• мозг
• интересные факты