Det er ingen hemmelighed, at NASA har påtaget sig en overvældende opgave: at sende folk til Mars i 2030'erne. Hvorfor overvældende? Fordi det er nok at forstå, at en typisk tur der vil tage tre til seks måneder, og besætningen bliver nødt til at forblive på planeten i op til to år, før planetenes tilpasning tillader det at vende hjem. Dette betyder, at astronauter bliver nødt til at leve under reducerede (mikro) tyngdekraftsbetingelser i mindst tre år - dette overstiger markant den aktuelle rekord for kontinuerligt ophold i rummet sat af den russiske kosmonaut Valery Polyakov: 438 dage.
I de tidlige dage med rumrejse arbejdede forskere hårdt for at finde ud af, hvordan man kunne overvinde tyngdekraften, så en raket kunne katapultere i rummet og lande mennesker på månen. I dag forbliver tyngdekraften også på videnskabens dagsorden, men denne gang er vi mere interesseret i, hvordan reduceret tyngdekraft påvirker astronauternes sundhed, især deres hjerner. Når alt kommer til alt udviklede vi os til at eksistere i Jordens tyngdekraft (1 g), ikke i vægtløsheden i rummet (0 g) eller mikrograviteten fra Mars (0,3 g).
Hjerne i et vat
Så hvordan håndterer hjernen mikrogravitet? Kort sagt meget dårligt - information om dette er dog begrænset. Vi ved, at astronauternes ansigter rødner og kvælder i nul tyngdekraft - et fænomen kærligt kaldet "Charlie Brown-effekten." Dette skyldes i vid udstrækning væske, der hovedsageligt består af blod (celler og plasma) og cerebrospinalvæske, forskydes mod hovedet, hvilket får ansigter til at blive puffede og runde og benene tynde.
Disse væskefortrængninger er også forbundet med "rumsyge" (svarer til havsyge), hovedpine og kvalme. For nylig har de også været forbundet med sløret syn på grund af trykopbygning med øget blodgennemstrømning; hjernen selv flyder op til toppen af kraniet og lægger pres på den. På trods af det faktum, at NASA betragter synsnedsættelse og forskydning af hjernen som den største risiko for sundheden for enhver person på Mars, har det endnu ikke været muligt at finde ud af, hvad der forårsager det, samt hvordan man kan forhindre det.
Professor i fysiologi og biokemi Damien Bailey fra University of South Wales mener, at visse dele af hjernen ender med at modtage for meget blod, fordi nitrogenoxid bygger sig op i blodbanen - et usynligt molekyle, der normalt flyder der. De arterier, der forsyner blodet med hjernen, slapper af, så de åbner mere. Som et resultat af denne stigning i blodgennemstrømningen bliver blod-hjernebarrieren - hjernens "støddæmper" - overbelastet. Vand bygger sig langsomt op, hjernen svulmer op, og trykket stiger.
Salgsfremmende video:
Forestil dig en flod, der oversvømmer sine bredder. Den vigtigste ting i alt dette er, at der ikke tilføres ilt nok til visse dele af hjernen. Dette er et stort problem, der kan forklare sløret syn såvel som andre effekter, der vises på astronauternes evne til at tænke, koncentrere sig, resonere og bevæge sig.
En tur til "spy comet"
For at teste en idé skal forskere omsætte den til praksis. Men i stedet for at bede NASA om at rejse til månen, besluttede de simpelthen at bryde fri fra jordens tyngdekraft ved at simulere vægtløshed på et specielt plan kaldet en spy-komet, en spy-komet.
Stiger op i luften og derefter nedad, kan dette fly udføre op til 30 parabolske figurer i en enkelt flyvning for at simulere følelsen af tyngdekraft. Det frie fald varer kun 30 sekunder, men ansigtet formår at kvælde i et halvt minut.
Efter at have sikret alt udstyr sikkert tog forskerne målinger blandt otte frivillige, som hver foretog en flyvning hver dag i fire dage. De målte blodgennemstrømningen i de forskellige arterier, der understøtter hjernen ved hjælp af bærbar Doppler-ultralyd, hvilket får høyfrekvente lydbølger til at afvise cirkulerende røde blodlegemer. De målte også niveauet af nitrogenoxid i blodprøver taget fra en blodåre i underarmen såvel som andre usynlige molekyler, herunder frie radikaler og hjernespecifikke proteiner (som afspejler strukturel skade på hjernen), som kunne fortælle, om blod-hjerne-barrieren er tvunget til at åbne.
De første fund bekræftede nøjagtigt, hvad der var forventet. Nitrogenoxidniveauer steg efter gentagne "anfald" af vægtløshed, og dette faldt sammen med en stigning i blodgennemstrømning, især i arterierne, der forsynede bagsiden af hjernen. Blod-hjerne barrieren åbnede, selvom der ikke var tegn på strukturel skade på hjernen.
Forskerne planlægger nu at fortsætte disse undersøgelser med mere detaljerede vurderinger af ændringer i blod og væske i hjernen ved hjælp af billeddannelsesteknikker som magnetisk resonansafbildning for at bekræfte resultaterne. De vil også overveje at indføre modforanstaltninger som gummibukser, som skaber negativt tryk i underkroppen og hjælper med at "pumpe" blod ud af astronautens hjerne - såvel som medicin, der modvirker stigningen i nitrogenoxid. Resultaterne af sådanne undersøgelser kunne ikke kun forbedre astronauternes velbefindende i rumfarten, men også give værdifulde oplysninger om, hvorfor "tyngdekraft" er godt for hjernen.
Ilya Khel