Ni skrivnost, da se je NASA lotila prevelike naloge: poslati ljudi na Mars do 2030-ih. Zakaj premočna? Ker je dovolj razumeti, da bo običajno potovanje tja trajalo tri do šest mesecev, posadka pa bo morala na planetu ostati do dve leti, preden se poravnava planetov omogoči, da se vrne domov. To pomeni, da bodo morali astronavti živeti v razmerah zmanjšane (mikro) gravitacije vsaj tri leta - to bistveno presega trenutni rekord neprekinjenega bivanja v vesolju, ki ga je postavil ruski kozmonavt Valerij Polyakov: 438 dni.
V prvih dneh vesoljskih potovanj so se znanstveniki zelo trudili, da bi ugotovili, kako premagati gravitacijo, da bi raketa lahko katapultirala v vesolje in pristala na Luno. Danes gravitacija ostaja tudi na dnevnem redu znanosti, vendar nas tokrat bolj zanima, kako zmanjšana gravitacija vpliva na zdravje astronavtov, zlasti na njihove možgane. Konec koncev smo se razvili v Zemljini gravitaciji (1 g), ne v breztežnosti vesolja (0 g) ali mikrogravitaciji Marsa (0,3 g).
Možgani v kadi
Kako se torej možgani spopadajo z mikrogravitacijo? Skratka, zelo slabo - vendar so informacije o tem omejene. Vemo, da se obrazi astronavtov obarvajo rdeče in nabreknejo v ničelni gravitaciji - pojav, ki ga ljubkovalno imenujemo "učinek Charlie Brown". To je v veliki meri zato, ker se tekočina, sestavljena iz večinoma krvi (celic in plazme) in cerebrospinalne tekočine, premika proti glavi, zaradi česar obrazi postanejo zabuhli in okrogli, noge pa tanke.
Ti premiki tekočine so povezani tudi s "vesoljsko boleznijo" (podobno morsko boleznijo), glavoboli in slabostjo. V zadnjem času jih povezujejo tudi z zamegljenim vidom zaradi povečanja tlaka s povečanim pretokom krvi; možgani sami plavajo do vrha lobanje in pritiskajo nanjo. Kljub temu, da NASA meni, da so okvare vida in premik možganov glavno tveganje za zdravje katere koli osebe na Marsu, še ni mogoče ugotoviti, kaj ga povzroča, pa tudi, kako to preprečiti.
Profesor fiziologije in biokemije Damien Bailey z univerze v Južnem Walesu verjame, da nekateri deli možganov na koncu prejemajo preveč krvi, ker dušikov oksid nabira v krvnem obtoku - nevidno molekulo, ki tam običajno plava. Arterije, ki oskrbujejo možgane s krvjo, se sprostijo, zato se odprejo več. Kot posledica povečanega pretoka krvi postane možgansko-možganska pregrada - možganski "amortizer". Voda se počasi nabira, možgani nabreknejo in pritisk narašča.
Promocijski video:
Predstavljajte si, da reka preplavi njene bregove. Najpomembnejše pri vsem tem je, da do določenih delov možganov ni dovolj kisika. To je velika težava, ki lahko razloži zamegljen vid, pa tudi druge učinke, ki se kažejo na sposobnost astronavtov, da razmišljajo, se osredotočajo, razmišljajo in se gibljejo.
Izlet v "komet za bruhanje"
Da bi idejo preizkusili, jo morajo znanstveniki uresničiti. Toda namesto da bi NASA prosila, da potuje na Luno, so se preprosto odločili, da se osvobodijo zemeljske gravitacije, s simuliranjem breztežnosti na posebnem letalu, imenovanem bruhajoči komet, komet z bruhanjem.
To letalo se dvigne v zrak in nato spušča v enem letu do 30 paraboličnih figur, da simulira občutek breztežnosti. Prosti padec traja le 30 sekund, vendar obraz uspe nabrekniti v pol minute.
Potem ko so varno zašili vso opremo, so znanstveniki opravili meritve med osmimi prostovoljci, od katerih je vsak vsak dan opravil en let v štirih dneh. Izmerili so pretok krvi v različnih arterijah, ki podpirajo možgane, s pomočjo prenosnega Dopplerjevega ultrazvoka, zaradi česar se visokofrekvenčni zvočni valovi odbijejo od obtočnih rdečih krvnih celic. Izmerili so tudi raven dušikovega oksida v vzorcih krvi, odvzetih iz vene v podlakti, ter drugih nevidnih molekul, vključno s prostimi radikali in možgansko specifičnimi beljakovinami (ki odražajo strukturno škodo v možganih), kar bi lahko pokazalo, ali se krvno-možganska bariera vsiljuje.
Prvotne ugotovitve so potrdile točno to, kar se je pričakovalo. Ravni dušikovega oksida so se po večkratnih "sunkih" breztežnosti povečale in to se je ujemalo s povečanjem krvnega pretoka, zlasti na arterijah, ki oskrbujejo zadnji del možganov. Odprla se je krvno-možganska pregrada, čeprav ni bilo dokazov o strukturni poškodbi možganov.
Raziskovalci zdaj načrtujejo nadaljevanje teh raziskav s podrobnejšimi ocenami sprememb v krvi in tekočini v možganih, z uporabo tehnik slikanja, kot so slikanje z magnetno resonanco, za potrditev rezultatov. Prav tako želijo razmisliti o uvedbi protiukrepov, kot so gumijaste hlače, ki ustvarjajo negativni pritisk v spodnjem delu telesa in pomagajo "črpati" kri iz možganov astronavta - pa tudi zdravila, ki preprečujejo povečanje dušikovega oksida. Rezultati takšnih raziskav ne bi mogli le izboljšati dobrega počutja astronavtov v vesoljskih potovanjih, ampak tudi zagotoviti dragocene informacije o tem, zakaj je "gravitacija" dobra za možgane.
Ilya Khel