Космическая радиация может стимулировать развитие нейронов мозга
Российские ученые выяснили, что кратковременное воздействие космического излучения увеличивает количество белков, поддерживающих жизнеобеспечение нейронов в сенсомоторной коре мозга – участка, отвечающего за контроль движений. Эксперимент с участием крыс показал, что небольшие дозы радиации стимулируют развитие нервных клеток и влияют на центральную нервную систему, повышая активность и любопытство грызунов. По всей видимости, такой же эффект космические условия могут оказывать и на человека.
Ионизирующее излучение – это поток частиц высокой энергии, способных разделять атомы вещества, через которое они проходят, а также создавать большой поток вторичного излучения (тяжелые ионы, электроны, тормозное рентгеновское излучение, нейтроны и многое другое). Один из самых опасных видов такого излучения – высокоэнергетические тяжелые заряженные частицы – ядра элементов тяжелее гелия. Они могут оказывать вредное воздействие на организмы как в открытом космосе, так и на борту космических аппаратов. Такое излучение может повреждать ДНК, нарушать целостность клеток, вызывать катаракту, нарушение кроветворения и онкологические заболевания.
От ионизирующего космического излучения на Земле нас защищает магнитное поле и плотная атмосфера, однако во время полетов в дальний космос за пределы магнитного поля Земли (70 тыс. км от поверхности и дальше) космонавты получают большую дозу радиации.
Согласно результатам МРТ головного мозга космонавтов, побывавших на Международной космической станции (МКС), во время пребывания на орбите сокращается объем практически всех структур мозга, кроме сенсомоторной коры, которая отвечает за восприятие и движение тела. Это не опасно для здоровья, и никаких нарушений нервной системы не влечет, но исследователям было важно найти причину таких изменений. По одной из версий, так происходит из-за перераспределения жидкостей в организме (физиологической адаптации) – когда кровь приливает к голове.
Чтобы проверить свою гипотезу, биологи из Национального медицинского исследовательского центра психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского в Москве провели эксперименты на 28 крысах, разделив их на четыре группы по семь грызунов: две контрольные и две экспериментальные. Первая пара была нужна для исследования поведения, а вторая – для получения данных о содержании нейротрофинов – белков, поддерживающих жизнеобеспечение и развитие нейронов.
Для имитации эффекта облучения радиацией, с которым столкнутся космонавты во время полетов, крысы подвергались воздействию излучения γ-квантами в течение 24 часов, что повысило чувствительность нервной ткани. Затем головы «испытуемых» облучили потоком высокоэнергетических ядер углерода-12. Суммарная доза радиации, которой подвергли животных, достигла 540 мГр – примерно в три раза больше, чем та, которую получают космонавты за год пребывания на МКС.
Следующие семь месяцев за грызунами наблюдали. Они дважды прошли поведенческий анализ: через неделю после облучения и спустя чуть более полугода. Выяснилось, что крысы, получившие дозу радиации, стали более выносливыми: они смогли проходить на 56% большее расстояние и на 65% чаще вставать в ориентировочные стойки. В то же время они стали на 73% дольше задерживаться перед выходом в центральную зону поля по сравнению с необлученными животными. Затем ученые решили проверить их на любопытство, поместив в контейнер к крысам новый объект – скульптуру японского бога Хотэя. Животные под действием радиации на 95% чаще подходили к предмету и проводили около него на 117% больше времени.
Исследователи сделали вывод, что облучение вызвало повышение двигательной активности грызунов, стимулировало ориентировочно-исследовательское поведению и поиск новизны, но привело к росту ситуативной тревоги. Изменения наблюдались на третий день после эксперимента и вернулись к показателям нормы спустя семь месяцев. Теперь биологи хотят узнать, с чем связано такое переключение в центральной нервной системе.
Вторая пара крыс подверглась иммунофлуоресцентному анализу. Он проводился, чтобы оценить концентрацию нейротрофинов в сенсомоторной коре. Выяснилось, что ионизирующее излучение вызывает увеличение числа этих белков: нейротрофин-3 вырос на 40% и нейротрофин-4 – на 68%. Предположительно, из-за этого ионизирующее излучение не дает истончиться сенсомоторной коре. Однако причиной может быть и вызванный радиацией рост двигательной активности животных.
Ученые предположили, что изменения происходят именно из-за микрогравитации, а не воздействия ионизирующих излучений. «Космическое излучение вероятно, не обязательно влечет за собой функциональные нарушения центральной нервной системы. Более того, нам удалось открыть феномен развития нейронов, вызванный радиационным излучением», – отмечает старший научный сотрудник лаборатории психофармакологии НМИЦ психиатрии и наркологии имени В. П. Сербского Виктор Кохан.
Полученные результаты могут использоваться не только для подготовки человека к полетам в космос, но и для лечения некоторых заболеваний центральной нервной системы, таких как болезнь Паркинсона, инсульт, эпилепсия и многих других.
