宇宙は、脆弱な人間にとって危険な場所です。 地球の軌道に進もうとする者は、極端な温度、cr屈な居住区、長期間の孤立、重力のない生命の衰弱する生理学的影響などの健康上の危険を交渉しなければなりません。 小惑星または火星に旅行することを望んでいる宇宙飛行士にとっては、事態はさらに荒くなるでしょう。
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深宇宙旅行の最大の脅威の1つは、容赦ない宇宙放射線への長時間の曝露であり、DNAに損傷を与え、宇宙旅行者が一生のうちに癌などの疾患を発症する可能性を高めます。 現在、マウスの研究は、火星ミッションを試みた最初の人々がより直接的な問題を抱えていることを示唆しています：脳損傷。 脳に衝突する宇宙線は、認知障害および記憶障害を引き起こす可能性があり、それはほんの数か月で現れます。
銀河宇宙放射は、太陽系を通過する過去の超新星爆発に由来する高エネルギー粒子でできています。 NASAは、体内の各システムに対する宇宙放射線の短期的および長期的な影響を調査する多数の研究を支援しており、これらの光線が生涯にわたって生物組織に壊滅的な影響を与える可能性があることを明らかにしています。
以前の研究では、アルツハイマー病様認知症の早期発症を含む放射線被曝も認知障害を引き起こす可能性があることが示唆されました。 現在、カリフォルニア大学アーバイン医科大学の放射線腫瘍学教授であるチャールズ・リモーリと彼のチームは、比較的低線量の宇宙線でも、往復ミッション中に現れる特定の一連の神経異常を誘発することを実証しました火星へ、これは2〜3年続くと予測されています。
「私の意見では、これは多くのルーズエンドを結び付け、認知機能障害を引き起こすメカニズムを提供する最初の研究です」と、リモーリ氏は今日の科学の進歩で報告しています。
放射線の「心の麻痺」の影響を研究するために、研究者らは、マウスの年齢での宇宙飛行士のおおよその平均年齢である6ヶ月齢のマウスのいくつかのグループを調べました。 チームは、銀河宇宙放射線で見られるのと同様の低または高線量のエネルギー荷電粒子でマウスを爆破しました。 これらの粒子は、生体組織内の電子を変位させ、その後、フリーラジカル反応を引き起こし、身体の細胞や組織に変化を引き起こします。 フリーラジカル反応は数ミリ秒以内に発生しますが、それらが引き起こす細胞の異常は数ヶ月または数年にわたって発生するため、研究者は6週間待ってから照射マウスをテストし、細胞のいたずらを展開させました。
結果は、照射されたマウスは、環境に置かれた新しいオブジェクトを探索する能力が著しく損なわれていることを示しました。これは、健康な学習および記憶システムを利用するタスクです。 「暴露された動物は好奇心を失った。 彼らは目新しさを探求する傾向を失った」とリモリは言う。
具体的には、チームは、記憶タスク中に関与することが知られている高次プロセスの原因となる脳領域である内側前頭前野の放射線誘発構造変化を発見しました。 これらの障害領域のニューロンは、樹状突起と呼ばれる構造の複雑さと密度の低下を示しました。これは、着信細胞メッセージのアンテナとして機能し、脳全体の効率的な情報交換に不可欠です。 研究チームは、神経伝達に重要であり、学習と記憶にも関連するタンパク質であるPSD-95の変化も発見しました。
樹状突起の細胞の変化は認知能力に直接関係していた。構造変化が最大のマウスの能力結果は最も低かった。 そして、これらの欠陥は顕在化するのに時間がかかりましたが、永続的であるように見えます。
Limoliは、研究はマウスで行われたが、彼らの研究で見られた損傷は、認知症などの神経変性状態に苦しんでいる人間の脳で見られた欠陥によく似ていると指摘している。 「これらのタイプの変化は、さまざまな神経変性状態でも見られ、老化の過程で発生するため、げっ歯類と人間の両方の脳に放射線が何をするかについての論理的な背景を提供します」とLimoli氏は言います。
国際宇宙ステーションで働く人々は「地球の磁気圏によって保護されており、電荷を帯びたものをそらす」ため、今日の宇宙飛行士にこの種の欠陥を見た人はいないでしょう。 また、月に移動した宇宙飛行士は地球の磁気抱擁によって保護されていませんでしたが、彼らの比較的短い旅行は、火星へのミッションで経験される人の数分の1に暴露レベルを制限していました。
この実験の結果は驚くべきものでしたが、他の専門家は、人々の放射線の影響について決定的な結論を下すのに十分なデータがまだないことを強調しています。 ニューハンプシャー大学の宇宙プラズマ物理学の准教授であるネイサン・シュワドロンは、次のように述べています。長期間にわたって高レベルの放射線にさらされると、生体系に何が起こるかについて。 ここには潜在的なリスクがあると思いますが、実際にはまだ理解していません。」
それで、何をすべきですか？ NASAは現在、深宇宙への長期ミッションで宇宙飛行士をよりよく保護できる、より高度なシールド技術を調査しています。 エンジニアは、宇宙飛行士が眠る場所など、船の特定の領域内のシールド機能を変更したり、宇宙遊泳用の専用ヘルメットを着用したりすることもできます、とLimoliは言います。
シュワドロンの研究は主に高度な遮蔽の開発に焦点を当てており、銀河宇宙線からのエネルギーは非常に高く、潜在的に問題のある方法で遮蔽材料と相互作用するという。 「何が起こるかというと、高エネルギーの放射線がシールドに当たり、それから二次粒子の浴槽が生成されます。 これらの高エネルギー粒子は身体と相互作用し、フリーラジカル反応とそれに続く組織損傷を引き起こす可能性があります。
Limoliと彼のチームは、銀河宇宙線への人間の曝露をより正確にシミュレートする実験を計画し、認知障害の増殖に寄与する可能性のある別の潜在的なメカニズムと細胞タイプを調査することを計画しています。 彼はまた、この放射線から脳組織を保護することができる薬理学的介入を調査しています。
「おそらくかなり役立つと期待される化合物がいくつかあります」とLimoli氏は言います。 「これは契約を壊すものではありません。不意を突かれないように理解し、意識する必要があるものです。」
