Ученые исследовали мозг 13 космонавтов и проанализировали, как менялись связи между структурами этого органа до, во время и после полета. Исследование поможет разработать упражнения, которые позволят сделать легче и эффективнее подготовку к более длительным (в будущем — межпланетным) космическим перелетам, а также ускорят восстановление после возвращения на Землю. Работа опубликована в журнале Communications Biology.
Сильнее всего на МКС на космонавтов воздействует невесомость. Постепенно мозг начинает к ней привыкать. Один из механизмов этого процесса — изменение связей между отделами мозга. До сих пор ученым мало известно о том, какие мозговые структуры обеспечивают этот процесс. Более того, непонятно, обратимы ли такие изменения.
Международная группа исследователей проанализировала, какие изменения в головном мозге были у 13 российских космонавтов, которые летали на МКС с 2014 по 2020 год. Для этого ученые сделали функциональную магнитно-резонансную томографию трижды: до полета в космос, сразу после него и спустя восемь месяцев. Причем двое из испытуемых прошли эту диагностику дважды (так как дважды летали на МКС). Исследователи сравнивали активность мозга космонавтов в состоянии покоя с результатами диагностики у 14 человек, которые представляли контрольную группу.
Оказалось, что у задней части поясной извилины снизилась сила связей с различными областями мозга. Поясная извилина — ключевой узел сети пассивного режима работы головного мозга. Эта часть особенно активна, когда человек не выполняет какую-либо задачу: отдыхает или мечтает. Изменения связей поясной извилины могут говорить об общемозговых эффектах адаптации к незнакомым ранее ощущениям невесомости. Спустя восемь месяцев после полета эти изменения сохранились.
Существенно уменьшилось количество связей с другими зонами у таламуса. Особенно — с префронтальной корой. Взаимодействие между этими двумя частями мозга обеспечивает адаптивное принятие решений и функционирование рабочей памяти.
Однако не везде количество связей уменьшалось из-за пребывания в космосе. Так, у угловой извилины их стало больше с другими зонами мозга. Эта часть в условиях невесомости активно вовлечена в сравнение сенсорных ощущений с ожидаемым результатом. Также она способствует созданию плавных двигательных паттернов в ответ на эти ощущения. Такое происходит потому, что привычные движения в невесомости совершаются иначе, чем на Земле. Количество связей увеличилось как сразу после приземления, так и спустя восемь месяцев после полета.
Ученые также обнаружили единственную структуру, которая восстановила исходный уровень связи спустя восемь месяцев. Это оказалась островковая доля. Она относится к сети выявления значимости, которая отвечает за то, чтобы искать важную информацию. После полета у космонавтов снизилось количество связей островковой доли с поясной корой. Это говорит о подавлении рефлексов из-за того, что привычная сила тяжести отсутствует. Объяснить такие изменения можно тем, что в начале полета космонавты страдают от космической болезни движения, похожей на укачивание, которое проходит, когда мозг полностью адаптируется к изменениям.
В целом исследование ученых говорит о том, что у космонавтов наблюдались устойчивые изменения в сенсомоторных и вестибулярных системах головного мозга. «Поэтому основное направление работы с этими изменениями у космонавтов — использовать полученные знания для разработки упражнений. Они сделают подготовку к еще более длительным (в перспективе — межпланетным) космическим полетам легче и при этом позволят быстро адаптироваться по возвращению на Землю», — комментирует Екатерина Печенкова, ведущий научный сотрудник Научно-учебной лаборатории когнитивных исследований НИУ ВШЭ.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
