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Nagerastronauten schlagen vor, dass Reisen zum Mars uns ängstlich, vergesslich und ängstlich machen

2020

Der menschliche Körper hat sich entwickelt, um auf der Erde zu leben. Es ist also nicht verwunderlich, dass der Weltraum uns zu einer Schleife werden lässt. Ohne Schwerkraft verlieren Astronauten auf der Internationalen Raumstation Muskeln und Knochen (obwohl sie jeden Tag stundenlang trainieren), beginnen schlecht zu sehen und entwickeln ein verrücktes Immunsystem. Und die Schurkenpartikel, die sich außerhalb der schützenden Magnetblase der Erde durch den Weltraum bewegen, gefährden auch das empfindliche Funktionieren des menschlichen Geistes.

Wissenschaftler wissen seit Jahren, dass die im Weltraum vorkommenden Strahlungsteilchen nicht nur die DNA schädigen, sondern auch das Gehirn schädigen. All diese Forschungen ergaben sich jedoch aus der Verwendung eines Teilchenbeschleunigers zum Sprengen von Nagetieren mit einer Strahlung von Monaten bis Jahren innerhalb weniger Minuten. Die erste Studie, in der Mäuse unter realistischen, weltraumähnlichen Bedingungen getestet wurden - mithilfe einer neuen Einrichtung, die in der Lage ist, Strahlung langsam abzugeben -, bestätigt, dass Neutronen- und Photonenpartikel ihr Nervensystem erheblich stören. Wenn Menschen ähnlich empfindlich sind, würden laut Studie mehrere Mitglieder einer fünfköpfigen Besatzung während einer mehrjährigen Mission zum Mars unter neurologischen Symptomen wie erhöhter Angst oder Gedächtnisstörungen leiden.

"Es gibt eine Fülle von Literatur in der Welt der Radiobiologie, die darauf hindeutet, dass eine Verringerung der Dosisleistung alles besser macht", sagt Charles Limoli, Professor für Radiologie an der University of California in Irvine und Mitautor.

Ein von der NASA finanzierter Raum an der Colorado State University verhält sich wie ein Raumschiff. Ein Nugget radioaktives Kalifornium-252 taucht das Gebiet in Neutronen und energiereiche Lichtstrahlen und ahmt so das Innere eines marsgebundenen Schiffes nach. Jede Kreatur, die einen ganzen Tag im Gehege verbracht hat, empfängt ungefähr so ​​viel Strahlung, wenn auch mit unterschiedlichen Partikeltypen, wie es nach einem Tag im Weltraum der Fall wäre.

Vierzig Mäuse verbrachten sechs Monate im Bestrahlungsraum - ungefähr so ​​lange wie eine einfache Reise zum Mars -, während eine Kontrollgruppe der gleichen Größe die vollen Schutzvorteile des Erdmagnetfelds genoss. Anschließend schickten die Forscher die Mäuse in drei Labors und untersuchten auf drei Ebenen, was mit ihrem Nervensystem geschehen war.

Auf zellulärer Ebene fiel es den Forschern schwerer, Aktivität in strahlenexponierten Gehirnzellen im Hippocampus (einem Teil des Gehirns, der mit dem Gedächtnis in Verbindung steht) auszulösen als in den Neuronen nichtexponierter Gegenstücke. Diese Ergebnisse stimmten mit den Ergebnissen auf Netzwerkebene überein, was darauf hindeutete, dass Gruppen von Neuronen im Hippocampus weniger in der Lage waren, zusammenzuarbeiten, da sie nicht in einer Weise feuerten, die mit Gedächtnis und Lernen verbunden war. Limoli vermutet jedoch, dass Strahlenschäden auch auf andere Bereiche des Gehirns übergreifen können.

Denken Sie daran, dass diese Tiere [vollständig] exponiert waren. Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass nur eine Gehirnregion betroffen ist «, sagte er. "Kurz gesagt, die Kreislaufaktivität des Gehirns wurde gestört."

Die Strahlung störte auch das Verhalten der Tiere. Limoli und sein Team haben die Mäuse einer Reihe von Tests unterzogen, um verschiedene Facetten ihrer mentalen Zustände aufzudecken. Die Wissenschaftler verabredeten sich zum Beispiel mit anderen Mäusen, um ihre Extroversion zu testen, und tauschten Legos gegen Gummiente in ihren Käfigen aus, um zu sehen, ob die Mäuse den Neuankömmling bemerken würden. Sie brachten ihren Versuchspersonen auch bei, nach einem bestimmten Ton Elektroschocks zu befürchten, nur um die Schocks abzubrechen und zu sehen, wie lange die Nagetiere gebraucht hatten, um festzustellen, dass die Gefahr verschwunden war.

Die strahlenexponierten Mäuse übertrafen ihre Kollegen auf der ganzen Linie. An Spieltagen verbrachten die Weltraummäuse im Durchschnitt doppelt so viel Zeit damit, unsozial zu sein. Als ein neues Spielzeug in ihrem Käfig auftauchte, verbrachten sie ein Drittel der Zeit damit, es zu inspizieren. Nachdem die Elektroschocks aufgehört hatten, waren sie ein Drittel wahrscheinlicher, sie weiter zu fürchten.

Insgesamt zeichnen die Ergebnisse, die kürzlich in der Zeitschrift eNeuro veröffentlicht wurden, ein Bild, in dem Astronauten, die bei höchster geistiger und körperlicher Verfassung operieren müssen, durch Weltraumstrahlung gezwungen, ängstlich, vergesslich und ängstlich werden. Und diese mentalen und emotionalen Veränderungen kamen zu den Nebenwirkungen von sechs Monaten hinzu, die mit derselben Handvoll Menschen auf engstem Raum feststeckten. Niemand weiß, inwieweit sich die Ergebnisse von Nagetieren auf den Menschen übertragen lassen, aber die Forscher schätzen, dass jeder fünfte Astronaut auf dem Weg zum Mars strahlenbedingte Angst haben und jeder dritte Gedächtnisstörungen haben würde.

Darüber hinaus fanden diese Tests alle drei bis sechs Monate nach dem Austritt der Mäuse aus dem Bestrahlungsraum statt, was auf lang anhaltende Effekte schließen lässt. »Das ist eine große Sache«, sagt Limoli. »Das geht nicht auf und ab und ist wieder normal.«

Vipan Parihar, ein Kollege von Limoli, der nicht an dieser Studie beteiligt war, aber in der Vergangenheit die Auswirkungen von Strahlung auf Mäuse untersucht hat, nannte die Ergebnisse "fantastisch" und sagte, sie hätten weitreichende Konsequenzen für zukünftige Astronauten. Insbesondere wies er auf die Schwierigkeit der bestrahlten Mäuse hin, ihre Angst zu vergessen, als Hinweis darauf, dass Astronauten Schwierigkeiten haben könnten, von einer Aufgabe zur anderen zu wechseln, und anfälliger für das posttraumatische Stresssyndrom werden könnten.

Dennoch betonen beide Forscher, dass Strahlung zwar eine der größten technischen Herausforderungen für eine Mars-Mission darstellt, aber nicht unbedingt ein Showstopper ist. Raumfahrzeuge und Raumanzüge, die aus bisher unbekannten Materialien hergestellt wurden, könnten Partikel in ihren Spuren aufhalten, und zukünftige Medikamente könnten die schlimmsten Auswirkungen der Strahlung, die sie durchläuft, lindern. In diesem frühen Stadium, sagen sie, geht es darum, den Weltraumagenturen zu helfen, zu wissen, was sie zu erwarten haben.

„Die Apollo-Astronauten waren zwei Wochen im All. Diese [marsgebundenen Astronauten] werden zweieinhalb Jahre draußen sein “, sagt Limoli. "Die NASA will nicht katastrophal überrascht sein."

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