Det er ingen hemmelighet at NASA har påtatt seg en overveldende oppgave: å sende folk til Mars innen 2030-årene. Hvorfor overveldende? Fordi det er nok å forstå at en typisk tur dit vil ta tre til seks måneder, og mannskapet blir nødt til å holde seg på planeten i opptil to år før justeringen av planetene lar dem komme hjem igjen. Dette betyr at astronauter må leve i redusert (mikro) tyngdekraft i minst tre år - dette er betydelig høyere enn dagens rekord for kontinuerlig opphold i verdensrommet, satt av den russiske kosmonauten Valery Polyakov: 438 dager.
I de tidlige dagene av romfarten jobbet forskere hardt for å finne ut hvordan de kunne overvinne tyngdekraften slik at en rakett kunne katapultere i verdensrommet og lande mennesker på månen. I dag forblir tyngdekraften også på vitenskapens agenda, men denne gangen er vi mer interessert i hvordan redusert tyngdekraft påvirker helse til astronauter, spesielt hjernen deres. Tross alt utviklet vi oss til å eksistere i jordens tyngdekraft (1 g), ikke i vektløshet i rommet (0 g) eller mikrograviteten til Mars (0,3 g).
Hjerne i en kar
Så hvordan takler hjernen mikrogravitasjon? Kort sagt, veldig dårlig - informasjonen om dette er imidlertid begrenset. Vi vet at astronauters ansikter røde og svulmer i null tyngdekraft - et fenomen som kjærlig kalles "Charlie Brown-effekten." Dette er i stor grad fordi væske, som hovedsakelig består av blod (celler og plasma) og cerebrospinalvæske, er forskjøvet mot hodet, noe som får ansiktene til å bli pustete og runde og bena tynne.
Disse væskeforskyvningene er også assosiert med "romsyke" (ligner på havsyke), hodepine og kvalme. Nylig har de også blitt assosiert med tåkesyn på grunn av trykkoppbygging med økt blodstrøm; hjernen selv flyter opp til toppen av skallen, og legger press på den. Til tross for at NASA anser synshemming og fortrengning av hjernen som den viktigste risikoen for helsen til enhver person på Mars, har det ennå ikke vært mulig å finne ut hva som forårsaker den, samt hvordan man kan forhindre det.
Professor i fysiologi og biokjemi Damien Bailey ved University of South Wales mener at visse deler av hjernen ender opp med å få for mye blod fordi nitrogenoksid bygger seg opp i blodomløpet - et usynlig molekyl som vanligvis flyter der. Arteriene som forsyner hjernen med blod slapper av, slik at de åpner for mer. Som et resultat av denne økningen i blodstrømmen blir blod-hjerne-barrieren - hjernes "støtdemper" overbelastet. Vann bygger seg sakte opp, hjernen sveller, og trykket øker.
Salgsfremmende video:
Se for deg en elv som strømmer over bredden. Det viktigste i alt dette er at det ikke tilføres nok oksygen til visse deler av hjernen. Dette er et stort problem som kan forklare uskarpt syn, så vel som andre effekter som vises på astronautens evne til å tenke, konsentrere, resonnere og bevege seg.
En tur til "spy comet"
For å teste en ide, må forskere sette den ut i livet. Men i stedet for å be NASA reise til månen, bestemte de seg rett og slett for å bryte seg løs fra jordens tyngdekraft ved å simulere vektløshet på et spesialplan kalt en spy comet, en spy comet.
Stiger opp i lufta og deretter synkende, utfører dette flyet opptil 30 parabolske figurer i en enkelt flytur for å simulere følelsen av vektløshet. Det frie fallet varer bare 30 sekunder, men ansiktet klarer å hovne opp i et halvt minutt.
Etter å ha sikret alt utstyret sikkert, tok forskerne målinger blant åtte frivillige, som hver foretok en flytur hver dag i fire dager. De målte blodstrømmen i de forskjellige arteriene som støtter hjernen ved bruk av bærbar Doppler-ultralyd, noe som får høyfrekvente lydbølger til å sprette sirkulerende røde blodlegemer. De målte også nivået av nitrogenoksid i blodprøver tatt fra en blodåre i underarmen, så vel som andre usynlige molekyler, inkludert frie radikaler og hjernespesifikke proteiner (som reflekterer strukturell skade på hjernen), som kan fortelle om blod-hjerne-barrieren er tvunget til å åpne seg.
De første funnene bekreftet nøyaktig hva som var forventet. Nitrogenoksydnivået økte etter gjentatte "anfall" av vektløshet, og dette falt sammen med en økning i blodstrømmen, spesielt i arteriene som forsynte hjernens bakside. Blod-hjerne-barrieren åpnet seg, selv om det ikke var bevis for strukturell skade på hjernen.
Forskere planlegger nå å fortsette disse studiene med mer detaljerte vurderinger av endringer i blod og væske i hjernen, ved hjelp av avbildningsteknikker som magnetisk resonans for å bekrefte resultatene. De ønsker også å vurdere å innføre tiltak som gummibukse, som skaper undertrykk i underkroppen og hjelper til med å "pumpe" blod ut av astronautens hjerne - samt medisiner som motvirker økningen av nitrogenoksid. Resultatene fra slike studier kan ikke bare forbedre velferden til astronauter i romfarten, men også gi verdifull informasjon om hvorfor "tyngdekraft" er bra for hjernen.
Ilya Khel
