Отсутствие гравитации меняет нейронные связи. Что происходит с нервной системой человека в невесомости

@iStock

В то время как Роскосмос обсуждает возможные пилотируемые полеты на Марс, NASA планирует организацию туристических полетов на МКС, а SpaceX тестирует прототип марсианского корабля Starship, ученые всерьез обеспокоены безопасностью длительного пребывания в космосе. И если влияние невесомости на кости, мышцы и вестибулярный аппарат уже хорошо известно, как меняется мозг космонавтов пока не изучено до конца.

Во время полетов космонавты постоянно пребывают в невесомости, которая ухудшает их здоровье и перестраивает организм. Жизнь на колонизированных планетах и спутниках, к которой с большой вероятностью человечество все-таки придет в будущем — довольно небезопасно для нашего организма. Последние исследования с использованием современных методов нейровизуализации доказывают, что космические путешествия не проходят бесследно и для мозга.

Большая международная команда ученых, среди которых были исследователи из ВШЭ, МГУ, Центра подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина и Института медико-биологических проблем РАН впервые изучила изменения связей между различными областями мозга космонавтов, используя функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ). Оказалось, что адаптация к условиям невесомости и изменения двигательной активности перестраивают нейронные связи.

Ученые сделали фМРТ головного мозга одиннадцати космонавтам до и после полета, который длился в среднем шесть месяцев. Затем они сравнили данные томографии космонавтов с результатами добровольцев, которые не покидали Землю. Исследователей интересовали изменения в связях между зонами мозга, отвечающими за сенсомоторные функции — движение и восприятие положения тела. Для активизации этих зон использовалась стимуляция подошвы стоп, имитирующая походку.

Екатерина Печенкова,

Ведущий научный сотрудник научно-учебной лаборатории когнитивных исследований

На Земле восприятие пространства и положения тела регулирует вестибулярный аппарат — система мешочков и полукружных каналов во внутреннем ухе. Но в невесомости он работает со сбоями, так как для его работы необходима сила тяжести. Поэтому космонавты нередко испытывают головокружение и дезориентацию до тех пор, пока их тело не привыкнет к необычным условиям

Выяснилось, что у космонавтов перестраиваются связи мозга, отвечающие за восприятие и движение. Чтобы компенсировать недостаток информации от органа равновесия, развивается вспомогательная система соматосенсорного контроля: мозг чаще обращается к зрительным и тактильным системам, чем к вестибулярному аппарату. Поэтому усиливаются нейронные пути, координирующие их работу. Так, фМРТ показало увеличение связи островковых долей с другими отделами. Островковые доли отвечают за интеграцию ощущений, поступающих из разных систем.

Что же касается связей мозжечка и вестибулярных ядер с полушариями, — в условиях земного притяжения эти структуры обеспечивают обработку ощущений, поступающих из вестибулярного аппарата. Ученые предполагают, что в космосе мозг тормозит активность этой системы, так как от нее поступает противоречивая информация об окружающем мире.

Это не первая попытка изучить влияние невесомости на мозг с помощью нейровизуализации. Более ранние исследования посвящены рискам для здоровья, с которыми сталкиваются космонавты.