Человек, как и прочие живые существа, всю свою эволюцию жил на Земле, а значит, постоянно испытывал действие её гравитационного поля. И тут вдруг нам приспичило выйти в космос, где приходится жить без привычной силы тяжести. Как наш организм поведёт себя в такой необычной ситуации? Мы уже довольно много знаем о том, как ослабление силы тяжести влияет на кости и мышцы, которые в первую очередь чувствуют уменьшившуюся нагрузку. Но что, например, можно сказать про мозг? Вряд ли нужно объяснять, как важно сохранить нормальный мозг в космических условиях, а ведь он тоже может как-то отреагировать на такую сверхнеобычную обстановку.
Сотрудники Высшей школы экономики, Института медико-биологических проблем РАН, Лечебно-реабилитационного центра Минздрава России, Московского государственного университета вместе с коллегами из Бельгии сравнили состояние мозга у 11 космонавтов до и после миссии на орбите, которая длилась полгода (также в исследовании участвовали добровольцы, которые всё это время оставались на Земле). Цель работы была в том, чтобы выяснить, как меняются связи в мозге, какие становятся интенсивнее, а какие слабеют. Особое внимание уделяли тем мозговым областям, которые отвечают за движения и ощущение тела в пространстве.
И контроль над движениями, и ощущение тела в пространстве очень сильно зависят от сигналов, идущих от подошв ног через вестибулярный аппарат: стоим мы, или идём, или лежим – поверхность по-разному давит нам на ступни и мозг соответствующим образом обрабатывает эти сигналы. Но в невесомости, чтобы понять, как тело расположено в пространстве, на подошвы уже полагаться не стоит. Если мозг начнёт учитывать информацию от вестибулярных органов, он вряд ли сможет верно оценить положение тела.
У космонавтов после пребывания на орбите действительно слабели связи между корой и вестибулярными ядрами, которые принимают сигналы от органов равновесия – они просто мешали. Аналогичным образом слабели связи между мозжечком и некоторыми мозговыми центрами, которые отвечают за движения. С другой стороны, как говорится в статье в Frontiers in Physiology, после пребывания на орбите усиливались контакты между левой и правой островковой корой, которые принимают и согласовывают сигналы от разных сенсорных систем. Точно так же усиливались контакты с разными областями у надкраевой извилины теменной коры, которая выполняет функции, схожие с функциями островковой коры. В целом можно сказать, что мозг перенастраивается так, чтобы оценивать положение тела с помощью информации от других органов чувств, в первую очередь от зрения и от тактильных рецепторов.
По словам авторов работы, изменения происходили у космонавтов неодинаково. У тех, кому было сложнее прочих адаптироваться к жизни на орбите, кто страдал от головокружений и пр., особенно сильны оказывались контакты между правой надкраевой извилиной и левой островковой корой. Возможно, что если научиться детально анализировать такие связи и их динамику, и если иметь под рукой инструмент, с помощью которого можно было бы стимулировать контакты между разными областями мозга, то мы сможем сами подстраивать свой мозг под космические путешествия – так, чтобы он от этих путешествий страдал как можно меньше.
Примерно год назад мы писали о другой работе тех же исследователей, посвящённой мозгу в космосе, но тогда речь шла о том, что после полёта на орбиту у людей уменьшается объём белого и серого вещества. Новые результаты позволяют заглянуть в «космический мозг» намного глубже.