Ученые выяснили, что происходит с человеческим мозгом в условиях микрогравитации

Человеческий мозг активно реагирует на космические условия. Мета-анализ, опубликованный в журнале Frontiers in Psychology исследователями из Биркбекского университета и Лондонского университета, показал, что пребывание в условиях микрогравитации — среды, практически лишенной веса, — вызывает последовательную реорганизацию мозга, главным образом в областях, отвечающих за движение, равновесие и осознание тела. По словам ученых, эти изменения могут затруднить посадку, ходьбу и выполнение точных действий на поверхности Луны или Марса после длительных орбитальных миссий.

Исследование объединило данные нейровизуализации из 15 работ, охвативших около 377 участников, включая астронавтов и добровольцев, участвовавших в наземных симуляциях, таких как длительное пребывание в постели с наклоном головы вниз — общепринятой модели, имитирующей отсутствие гравитации.

«Это пример поразительной нейропластичности. Мы обнаружили как структурные, так и функциональные изменения в мозге», — заявила ведущий исследователь Элиза Рафаэлла Ферре. Ее соавтор Сильвия Сегацци отметила, что одним из наиболее заметных открытий стало изменение в области оперкулума коры головного мозга — зоны, которая интегрирует информацию от внутреннего уха, мышц, суставов и зрения для обеспечения равновесия и ходьбы. Кроме того, были зафиксированы изменения в других сенсомоторных областях, участвующих в обработке движений и проприоцепции.

Адаптация связана с потерей ощущения «верха» и «низа» в космосе, из-за чего мозг вынужден заново калибровать способность определять положение частей тела в пространстве. Исследователи выявили кластер областей мозга, меняющих паттерны активности и связности в ответ на микрогравитацию.

Эти процессы сочетаются с другими физиологическими изменениями: перемещением жидкостей организма к голове, отечностью лица и потерей объема ног, а также снижением нагрузки на опорно-двигательный аппарат. Перераспределение жидкостей может влиять на внутричерепное давление, сон, внимание и равновесие.

Даже интенсивные тренировки на Международной космической станции не предотвращают эти эффекты полностью. Астронавтам иногда требуется помощь при выходе из корабля после полугодовой миссии, а восстановление костной массы может занимать до четырех лет. «Мозг — наш самый важный орган», — подчеркнул Алессандро Альчивиаде, авиационный врач Европейского космического агентства. — «Если вы не доставите в космос эффективный и мыслящий мозг, все остальное будет бесполезно».

Астронавт Европейского космического агентства Лука Пармитано, готовившийся к своей второй длительной миссии в 2019 году, описывал этот процесс как глубокую трансформацию: «Через несколько недель твое тело меняется, ноги худеют, лицо округляется, и ты чувствуешь, как адаптируешься к новой среде». Пармитано, бывший летчик-испытатель ВВС Италии, был выбран для участия в миссии «Артемида-3», запланированной на 2027 год, где будут испытаны посадочные модули и скафандры для подготовки к возвращению на Луну.

Последствия пребывания в космосе сохраняются и после возвращения. В знаменитом эксперименте НАСА с близнецами, где Скотт Келли провел около года на орбите, его когнитивные показатели оставались стабильными во время миссии, но снизились в течение полугода после возвращения на Землю. Это подтверждает вывод мета-анализа: реорганизация мозга, позволяющая функционировать в микрогравитации, временно затрудняет повторную адаптацию к земным условиям.

Полученные данные имеют практическое значение для будущих миссий. Посадка и передвижение в условиях частичной гравитации после долгой адаптации к нулевому весу могут быть крайне сложными. Исследователи отмечают, что помимо физических упражнений, могут потребоваться специализированные тренировки вестибулярных и сенсомоторных систем, а также программы неврологической реабилитации после возвращения. Эти результаты также важны для проектирования космических кораблей и интерфейсов, которые должны учитывать период повторной адаптации астронавтов.