Langdurig leven in de ruimte op weg naar Mars zal de bemanning van het schip gevoeliger maken voor paniekaanvallen en geheugenverlies vanwege de invloed van kosmische straling op de overdracht van signalen in hun hersenen. Daarover schrijven wetenschappers die de resultaten van experimenten met muizen hebben gepubliceerd in het tijdschrift eNeuro.
De afgelopen jaren hebben artsen actief de gevolgen van langdurig verblijf in de ruimte voor het menselijk lichaam bestudeerd. De meeste van deze onderzoeken werden uitgevoerd aan boord van de Amerikaanse shuttles of rechtstreeks op het ISS, evenals aan boord van een aantal Russische biosatellieten. Wetenschappers zijn erin geslaagd een aantal gezondheidsbedreigingen aan het licht te brengen voor toekomstige Martiaanse kolonisten of deep space-ontdekkingsreizigers.
Experimenten met fruitvliegjes hebben bijvoorbeeld aangetoond dat een lang leven zonder zwaartekracht leidt tot een verzwakking van de aangeboren immuniteit en het kwetsbaar maken van insecten voor schimmels, en ook de leesbaarheid van een aantal genen verstoort. Bovendien versnelt het leven in de ruimte de veroudering van het beenmerg, waarin nieuwe immuuncellen worden gevormd, en langdurig bombardement van de hersenen met kosmische straling verlaagt het IQ onomkeerbaar.
Uitspraken van dit soort, zoals de onderzoekers opmerken, veroorzaken vaak veel controverse, aangezien wetenschappers niet het werkelijke effect van kosmische straling op de hersenen van mensen of andere zoogdieren waarnemen, maar zeer krachtige bundels van zware of lichte ionen of andere versnelde deeltjes die hun actie nabootsen.
Discussies worden gevoed door het feit dat verschillende groepen experimentatoren vaak tot tegengestelde conclusies komen, met dezelfde soorten deeltjes, maar in verschillende doses of met verschillende bestraling van dieren. Dit alles stelt ons niet in staat om precies te beoordelen hoe straling de gezondheid van de hersenen van de ISS-bemanning en toekomstige maan- of marskolonisten zal beïnvloeden.
Limoli en zijn collega's probeerden deze verschillen te elimineren door de proefdieren in omstandigheden te plaatsen die zo dicht mogelijk bij die waarin toekomstige marsonauten zullen leven op weg naar de rode planeet en op weg terug naar de aarde.
Om dit te doen, berekenden ze welke soorten kosmische straling hen het sterkst zouden beïnvloeden, en creëerden ze een speciale emitter op basis van radioactief californium-252. De vervalproducten van deze onstabiele isotoop bleken erg te lijken op de stroom deeltjes die het lichaam van kosmonauten en astronauten zal 'bombarderen' tijdens hun vlucht naar Mars, ook qua samenstelling en qua kracht van hun werking op het menselijk lichaam en de huid van het schip.
Voor het grootste deel, zoals in het geval van echte straling, zullen ze bestaan uit neutronen, een van de minst bestudeerde componenten van kosmische straling. Recente experimenten door Russische ruimteartsen hebben aangetoond dat deze deeltjes de vorming van nieuwe cellen in de hersenen van dieren kunnen vertragen en hun gedrag kunnen beïnvloeden als ze snel worden bestraald met voldoende hoge doses neutronen.
Promotie video:
Amerikaanse onderzoekers hebben gecontroleerd of deze anomalieën zullen aanhouden op het "natuurlijke" niveau van kosmische straling. Om dit te doen, kochten ze enkele tientallen muizen, stopten ze in een kooi, die continu werd "gebombardeerd" door hun stralingsgenerator, en observeerden gedurende zes maanden veranderingen in hun gedrag.
Het bleek dat in dit geval het werk van de hersenen van muizen, vooral hun hippocampus, het centrum van het geheugen, en de amygdala, de belangrijkste "geleider" van emoties, aanzienlijk veranderde. Biologen hebben ontdekt dat hoogenergetische neutronen en fotonen niet alleen de vorming van nieuwe zenuwcellen onderdrukten, maar ook de manier waarop bestaande neuronen met elkaar in wisselwerking stonden, veranderden.
Vooral de straling maakte de cellen van het geheugencentrum minder actief en met elkaar verbonden, en verminderde ook hun vermogen om nieuwe banden met buren te vormen. Soortgelijke veranderingen vonden plaats in de amygdala en in de prefrontale cortex.
Al deze anomalieën gingen niet voorbij zonder een spoor achter te laten voor de muizen - de knaagdieren begonnen geheugenstoornissen te krijgen en ze begonnen de familieleden die ze al kenden, erger te herinneren, nieuwe objecten in de kooi te herkennen, een uitweg uit het doolhof te zoeken en andere geheugenproblemen op te lossen.
Bovendien werden de muizen plotseling "sociale foben" en begonnen ze constant contact met andere knaagdieren te vermijden, en ervoeren ze ook constant aanvallen van depressie, angst en andere psychische stoornissen. In het bijzonder verlieten ze minder vaak hun nest, toonden ze buitensporige voorzichtigheid en waren ze trager om de reeds ervaren gevaarlijke situaties te vergeten.
Interessant is dat ernstige schendingen van deze soort niet bij alle knaagdieren voorkwamen - gemiddeld had neutronenbestraling het werk van de hippocampus bij elke derde muis ernstig aangetast en de amygdala bij elke vijfde knaagdier. Op een vergelijkbare manier, denken de onderzoekers, zullen ze mensen op weg naar Mars beïnvloeden.
Dit alles suggereert volgens Limoli dat de mensheid moet begrijpen hoe astronauten en kosmonauten kunnen worden beschermd tegen de werking van kosmische straling of hoe ze de effecten kunnen onderdrukken die ze genereren voordat ze naar Mars en andere verre werelden van het zonnestelsel vliegen.
