Ещё

Космическая радиация улучшила умственные способности крыс 

Космическая радиация: убивает и сводит с ума или улучшает память? О космической радиации сегодня ведутся жаркие споры как в научных кругах, так и за их пределами. Летом 2019 года прошли первые испытания ракетных двигателей и прототипа корабля для полетов на Марс. Это произошло впервые в земной истории, поскольку раньше даже попытки строительства подобных кораблей и носителей «в металле» не предпринимались. Их создатели — специалисты  — уверены, что уровень космической радиации при полете к Красной планете будет умеренным и не причинит вреда здоровью человека. В то же самое время глава Института космических исследований академик полагает, что «энтузиасты могут не долететь до Марса, а просто погибнуть по дороге из-за радиации, так как с ней бороться пока никто не умеет… За многомесячный полет к Марсу лучевая болезнь будет энтузиастам гарантирована». Сходных взглядов придерживается и ряд политиков и администраторов космических агентств как в , так и в . Читайте также: Какой бывает радиация? Когда ее надо бояться, а когда — нет? Несколько в стороне от этого стоит та часть научного сообщества, которая непосредственно занимается изучением реального радиационного фона в космосе. Согласно данным, которые они собрали ими с детекторов марсохода «Кьюриосити» за 180 дней полёта к Марсу, даже при нулевом уровне защиты можно получить лишь 0,33 зиверта (столько же при возвращении). На поверхности Марса радиация, как оказалось, всего 0,23 зиверта в год. Таким образом участники экспедиции туда должны получить не более 0,45 зиверта за каждый год, что меньше нормативов и , равных 0,5 зиверта в год. При этом из земного опыта известно, что человек может дожить до старости, десятки лет подряд получая 3 зиверта в год. Каким образом облучение в рамках нормативов может привести к лучевой болезни и гибели летящих на Марс людей, не вполне ясно, поэтому дискуссия о реальном масштабе угрозы продолжается. В новом исследовании ученые сделали совершенно неожиданное открытие: оказалось, что ионизирующее излучение может повышать когнитивные возможности мышей. Более того, другая работа показала, что нейродегенеративные процессы, из-за которых возможности мозга с возрастом ухудшаются, можно остановить на длительное время кратким периодом радиационного облучения. Однако эти экспериментальные данные ученые еще не описали с помощью теории. Крысы после облучения: ни слабоумия, ни отваги Авторы новой работы попытались изучить, как на центральную нервную систему влияют те аспекты ионизирующего излучения, о которых обычно мало говорят: успокаивающий, антидепрессантный эффекты, снижение агрессивности и роста когнитивных возможностей. Для этого они взяли 14 трехмесячных самцов крыс и сперва в течение суток воздействовали на них гамма-излучением (поглощенная доза для каждой крысы составила 0,4 грея). Еще через 12 суток авторы облучили животных еще и ионами углерода-12. Второй сеанс облучения был разовым, и дал каждой крысе еще 0,14 грея. Суммарная доза составила 0,54 грея. Еще 14 крыс того же возраста и той же линии ученые не облучали, они вошли в контрольную группу. Читайте также: Аналог космической радиации навредил мозгу мышей В отличие от большинства коллег, авторы выбрали дозу радиации для крыс, основываясь на данных «Кьюриосити», а не умозрительных и оторванных от эмпирических данных моделях. И тем не менее, они воздействовали излучением, которое было заметно выше, чем должна быть расчетная доза для астронавтов на протяжении 860 суток полета к Марсу, пребывания на нем и полета обратно. Как отмечают сами исследователи, реальная доза для тканей людей в таком путешествии должна быть 0,32, а не 0,54 грея. Ученые пояснили, что хотели таким образом учесть тот факт, что ткани грызунов лучше могут сопротивляться воздействию радиации. Кроме того, основная часть реального излучения в космосе будет приходиться на протоны и альфа-частицы (ядра атома гелия), а вовсе не на гамма-излучение или ионы углерода-12. В исследовании была допущена еще одна условность: практически все 0,54 грея были получены за чуть более, чем 24 часа. Фактическая суточная доза в космосе будет менее одной тысячной грея, а из экспериментов над людьми известно, что одна и та же поглощенная доза, полученная за длительное время, наносит организму куда меньше ущерба, чем полученная за короткое время. В то же время исследователи, разумеется, не могли бы облучать крыс 860 суток подряд, ведь общая длительность жизни этих животных может быть меньше указанного срока. Половину из 14 облученных крыс пропустили через поведенческие тесты, занявшие 25 дней, после чего их убили и поместили их мозги в жидкий азот. То же самое сделали с половиной контрольной группы. Остальных животных облученной и не облученной групп содержали в лаборатории еще 210 дней, потом еще 22 дня проводили поведенческие тесты, а затем также убили. Тесты для молодых крыс обеих групп включали тест на новую клетку, в которую животное ранее не сажали, приподнятый лабиринт в форме плюса, водный лабиринт, тест на пассивное избегание стрессовых условий, а также магнитно-резонансную спектроскопию. Взрослых крыс обеих групп также тестировали на распознавание мест нахождения тех или иных объектов. Читайте также: Радиорезистентность — в массы! Коллаборация ученых опубликовала стратегию по повышению устойчивости к радиации человека в космосе Результаты тестов оказались достаточно необычными. Молодые облученные крысы быстрее привыкали к новой клетке. Кроме того, они значительно быстрее находили объекты в водном лабиринте, тратя на их поиск на 32-40% меньше времени, чем крысы из контрольной группы. Это указывает на то, что по сравнению с необлученными грызунами они лучше соображали. Однако в плюсовидном лабиринте, который ученые используют для оценки тревожности, облученные крысы оказались очень беспокойными: для выхода в открытые секции лабиринта им нужно было в 2,82 больше времени, чем контрольной группе молодых, но необлученных крыс. Интересно, что взрослые крысы из экспериментальной группы оказались гораздо менее беспокойными, чем контрольные особи. Для выхода в открытую секцию плюсовидного лабиринта им требовалось на 54% меньше времени, чем необлученным сверстникам. Их реакция в плане тревожности больше напоминала молодых необлученных животных, чем взрослых необлученных. В то же время по когнитивным возможностям взрослые облученные крысы по-прежнему, как и молодые облученные, опережали своих сверстников. В водном лабиринте они находили объекты на 28% быстрее, чем необлученные. Это означает, что повышение их умственных способностей после облучения было не временным, а постоянным явлением. Таким образом, констатируют авторы, обучаемость крыс запоминать объекты после получения дозы в 0,54 грей выросла на стабильной основе, а тревожность сперва повысилась относительно сверстников из контрольной группы, а потом, по мере взросления, напротив, упала, в целом показывая результат близкий к нейтральному. Радиация растормаживает мозг? Ученые полагают, что облученные крысы стали более обучаемы в связи с падением уровня гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) в коре их головного мозга, при сохранении нормального уровня глутамата. ГАМК — главный тормозной нейромедиатор, соединение, которое активирует торможение или угнетает возбуждение в нервной системе млекопитающих, включая человека. Глутамат (глутаминовая кислота) — один из основных нейромедиаторов, отвечающий за возбуждение. Таким образом, облученные крысы подверглись заметному растормаживанию. При этом могут расти как умственные способности, так и уровень эмоциональных реакций (вроде наблюдавшейся у молодых крыс повышенной тревожности). Однако не вполне ясно, почему эти эффекты сохранились у взрослых крыс через много месяцев после облучения, несмотря на то, что баланс глутамата и ГАМК у них выровнялся за счет снижения уровня глутамата. Трудно объяснить и то, почему у взрослых облученных крыс тревожность, напротив, снизилась. Читайте также: О, как ты изменился. NASA отчиталось об эксперименте с астронавтами-близнецами Исследователи отмечают, что на сегодня выявленные ими и другими группами ученых положительные эффекты радиации на центральную нервную систему не имеют достаточно внятного теоретического объяснения, поэтому считают важным дальнейшее изучение этого вопроса. Возможно, радиация может активизировать деятельность стволовых клеток в мозгу и способствовать нейрогенезу во взрослом возрасте, полагают авторы. С практической точки зрения работа важна потому, что наглядно демонстрирует фактическую неверность многочисленных утверждений о том, что астронавты долетят до Марса слабоумными или вообще умрут через 68 дней на Марсе. Доза в 0,32 грея и на Земле не вызвала лучевую болезнь, и тем более не снизила умственные возможности. Эксперимент подтверждает этот земной опыт и, более того, показывает, что когнитивные способности после такой дозы облучения могут и вырасти. Доза в 0,32-0,54 грея крайне далека от той, которую можно получить в нормальных земных условиях, и с этической точки зрения трудно представить себе соответствующий эксперимент на людях. Тем не менее, при полете к Марсу астронавты могут попасть в диапазон таких значений. Если с ними проведут соответствующие тесты на умственные способности, можно будет выяснить, насколько выводы новой работы применимы к человеку.
Видео дня. На Украине создали игру с победившим в войне Гитлером
Комментарии
Читайте также
Новости партнеров
Новости партнеров
Больше видео