Невесомость изменила силу связей в мозге космонавтов

Наш мозг способен отлично адаптироваться к внешним и внутренним факторам, то есть обладает нейропластичностью. Благодаря ей мы обучаемся, вспоминаем свои давнишние навыки и восстанавливаемся после травм. Тем не менее, мало что известно о том, как наш мозг может справляться с экстремальными факторами окружающей среды, такими как изменения гравитационных сил. Этот вопрос особенно актуален, когда речь идет о долгосрочных миссиях на Международной космической станции или будущих полетах на Луну и Марс.

Исследователи из НИУ ВШЭ, Института медико-биологических проблем РАН, ФГАУ «Лечебно-реабилитационный центр» Минздрава России и МГУ имени М.В. Ломоносова вместе с зарубежными коллегами просканировали мозг 13 космонавтов с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Всего было три измерения: в состоянии покоя до, вскоре после космического полета и через восемь месяцев по возвращении, а двое человек прошли испытание дважды — после двух своих полетов. Данные космонавтов сравнивали с данными 14 здоровых добровольцев — контрольной группы. Анализ показал, что длительное состояние невесомости изменило силу связи между разными отделами мозга.

Так, наблюдалось уменьшение связности в задней части поясной извилины. Она выполняет достаточно обобщенные функции, включая возбуждение и осознание, контроль баланса внешних и внутренних стимулов и обнаружение изменений окружающей среды. Вероятно, нейропластичность в этой зоне объясняется общим приспособлением мозга в условиях невесомости.

Ослабились связи с другими частями мозга (в частности с префронтальной корой) и у таламуса, причем эффект сохранился и спустя восемь месяцев на Земле. Это указывает на изменения в механизме, обслуживающем различные когнитивные функции, такие как рабочая память и адаптивное принятие решений.

В то же время после полета долгосрочно увеличилась глобальная связность в правой угловой извилине. Эта область играет роль в различных формах пространственной ориентации. На МКС у космонавтов отсутствует обычная вертикальная ориентация и теряется ощущение верха и низа. Другим объяснением может стать то, что угловая извилина играет важную роль в сравнении сенсорной информации с ожидаемыми результатами действия — в невесомости человек учится двигаться иначе, не как на Земле. Вероятно, такие изменения связаны с приспособлением космонавтов к иным способам движения.

Тесты показали, что была и область, связность в которой спустя восемь месяцев после полета вернулась к обычному состоянию, — это островковая доля. Она связана с обработкой внешних и внутренних сигналов и реакцией на них, и изменения здесь объясняются тем, что космонавты сталкиваются с противоречивыми для Земли стимулами. Например, вначале они все страдают от «космической» (аналог «морской») болезни, но постепенно привыкают к невесомости. По возвращении пути обработки информации от вестибулярного аппарата снова перестраиваются.

«Эти изменения функциональные, они опасны не более, чем любая другая адаптация к сложным условиям. У людей с наземными экстремальными профессиями и увлечениями существуют такие же риски с точки зрения работы мозга, — комментирует Екатерина Печенкова, ведущий научный сотрудник научно-учебной лаборатории когнитивных исследований НИУ ВШЭ. — 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 возвращении на Землю».