太空辐射可能会改变宇航员的大脑结构

这对未来的火星之旅来说不是个好消息
Adam Gazzaley, Roger Anguera-​Singla, Rajat Jain, Tim Mullen, Christian Kothe, John Fesenko, Oleg Konings, Matt Omernick, and David Ziegler

即使在将宇航员送入太空 54 年后,美国宇航局仍在研究太空环境如何影响人体。目前,该机构正在通过其独特的双胞胎研究,研究长期太空飞行对人类视力的影响。研究人员也继续分析微重力如何损害肌肉骨骼系统。

现在,对小鼠进行的最新研究表明,太空环境也可能对大脑产生重大影响。在一项发表在《科学》杂志上的研究中,研究人员分析了宇宙射线——在太空中弥漫的高度带电粒子——可能如何影响小鼠的大脑;他们发现,暴露在这种类太空辐射下的小鼠比未暴露的小鼠好奇心大大降低,而且更加困惑。

在美国宇航局空间辐射实验室,研究人员让小鼠暴露于完全电离的氧和钛,这些元素通常存在于宇宙射线中。每只小鼠都受到一束带电粒子的照射,这类似于深空航行中穿透航天器的低剂量辐射。为了了解这些粒子束如何影响大脑,研究人员对小鼠进行了基因改造,使其神经元发出荧光,以便在成像时能更好地观察。

“这对往返火星的宇航员来说不是个好消息”

暴露六周后,加州大学欧文分校的研究人员注意到小鼠大脑发生了明显变化——特别是炎症,扰乱了神经元之间的通讯。根据这项研究,这些粒子就像微型子弹,射入大脑并破坏被称为树突的神经元结构。这些树突状突触(负责在神经元之间传递电化学信号)的丢失,常常与认知障碍和阿尔茨海默病有关。

为了更进一步,研究人员对暴露的小鼠进行了一些行为实验,以观察这些大脑变化如何影响它们的记忆和学习能力。果然,与未暴露于类太空辐射的小鼠相比,这些小鼠表现出较低的好奇心,并且显得更加困惑。这些症状与脑癌患者在接受放疗时经历的认知变化相似。

尽管有这些发现,但这并不意味着我们需要立即将国际空间站的所有宇航员送回地球。空间站上的宇航员受到的宇宙射线轰击没有那么严重,因为地球的磁层像一个保护罩一样偏转带电粒子。此外,研究人员指出,需要几个月的太空辐射暴露才能开始出现大脑变化。

但这对于美国宇航局目前的主要目标——一项漫长的红色星球之旅——具有重大意义。这样的旅程将需要数年时间,而且宇航员将没有磁场的安全网保护。“这对执行为期两到三年往返火星任务的宇航员来说不是个好消息,”加州大学欧文分校医学院放射肿瘤学教授 Charles Limoli 说。“太空飞行期间的性能下降、记忆力减退以及意识和专注力的丧失可能会影响任务关键活动,而暴露于这些粒子可能会对终生认知产生长期的不利影响。”

真扫兴。不过,如果你想找点乐子,可以看看研究人员制作的这个可爱的动画视频,来说明他们的实验。戴着太空头盔的小老鼠 = <3。

 

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洛伦·格鲁什(Loren Grush)是《Popular Science》的助理编辑和科学作家,居住在纽约市。她曾为《纽约时报》、《Nautilus Magazine》、Digital Trends、Fox News 和 ABC News 撰稿。格鲁什是两位 NASA 工程师的女儿,在航天飞机和火箭科学家中长大。她很高兴能圆满完成报道科学发现和技术突破的使命。

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