Невесомость изменила мозговые связи у космонавтов
Ученые изучили мозг 13 российских космонавтов, которые совершали полеты на МКС с 2014 по 2020 год. Выяснилось, что под длительным воздействием микрогравитации у космонавтов перестраиваются связи между структурами мозга, отвечающими за адаптацию к незнакомым условиям. Эти связи не всегда возвращаются к исходному состоянию после полета.
Статья опубликована в журнале Communications Biology. Длительное пребывание в космосе вызывает в организме человека физические изменения. Например, ухудшается состояние костей и мышц. Поэтому здоровье космонавтов пристально изучается медиками и учеными. Однако о том, как такие экстремальные условия влияют на мозг, известно мало.
Мозг человека обладает нейропластичностью — высокой адаптивностью к изменениям среды. Это свойство помогает учиться новому и восстанавливаться после травм. Один из механизмов нейропластичности — изменение силы связей между отделами мозга, утрата этих связей и приобретение новых.
Ключевое изменение среды, с которым сталкиваются космонавты на МКС, — воздействие невесомости. Постепенно космонавты привыкают к отсутствию земной гравитации. Однако до сих пор мало известно о том, какие мозговые структуры обеспечивают это привыкание. Также неизвестно, возвращаются ли системы мозга в прежнее состояние по возвращении на Землю.
Чтобы оценить, как перенастроились связи в мозге космонавтов после длительного воздействия невесомости, международная команда ученых изучила изменения у 13 российских космонавтов, которые совершали полеты на МКС с 2014 по 2020 год. Участникам сделали сканирование мозга с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) трижды: до полета в космос, а также сразу после него и спустя восемь месяцев. Двое космонавтов прошли диагностику дважды за весь период исследования — после двух своих полетов.
Используя фМРТ-данные, ученые оценили, как изменилась сила связей между различными участками мозга до и после полета. Активность мозга космонавтов в состоянии покоя сравнивали с результатами сканирования 14 человек в контрольной группе. В результате исследователи обнаружили изменения в связях мозга космонавтов, влияющих на адаптацию к новым ощущениям.
Так, сила связей с различными областями мозга снизилась у задней части поясной извилины. Эти изменения сохранились спустя 8 месяцев после полета. Поскольку поясная извилина вместе с областью предклинья является ключевым узлом так называемой сети работы мозга по умолчанию (default mode network), то изменения ее связей могут сигнализировать об общемозговых эффектах адаптации к незнакомым сенсорным ощущениям в условиях космического полета.
Меньше связей с различными зонами продемонстрировала и структура мозга под названием таламус, в особенности — с префронтальной корой. Связи между префронтальной корой и таламусом обеспечивают адаптивное принятие решений и функционирование рабочей памяти.
В угловой извилине правого полушария наблюдался рост связности с другими зонами мозга — как сразу по приземлении, так и спустя 8 месяцев после полета. В условиях невесомости угловая извилина активно вовлечена в сравнение сенсорных ощущений с ожидаемыми результатами действия и в создание плавных двигательных паттернов в ответ на эти ощущения, поскольку привычные движения совершаются иначе, чем на Земле. Известно, что космонавты со временем адаптируются к новому состоянию, — именно эту адаптацию может отражать рост связей угловой извилины с другими структурами мозга.
Единственная структура, для которой связность вернулась к исходному состоянию спустя 8 месяцев, — островковая доля. Островковая доля относится к сети выявления значимости (salience network) — системе мозга, которая отвечает за поиск значимых стимулов в окружающей среде и выбор подходящего ответа на них.
Ученые также заметили снижение связи островковой доли с поясной корой, что указывает на подавление вегетативных реакций в отсутствие привычной силы тяжести. В начале полета космонавты испытывают космическую болезнь движения — состояние укачивания, похожее на морскую болезнь, — однако затем она проходит. Перестройка связи между островковой долей и поясной корой может отражать эти изменения.
Вместе эти результаты говорят об устойчивых изменениях в сенсомоторных и вестибулярных системах мозга после длительного воздействия невесомости, которые могут отражать адаптацию человека при освоении им новой среды.
«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».
Telegram 
Дзен 
VK Исследователи из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН определили, при каких условиях квазиклассические модели водородной плазмы начинают давать нефизичные результаты. Ученые показали, что при достаточно сильном взаимодействии частиц такие модели перестают правильно учитывать квантовые эффекты, связанные с принципом Паули. В результате в расчетах возникают нефизичные электрон-ионные кластеры, а моделируемая система теряет устойчивость.
Исследователи из США выяснили, что Луна могла возникнуть практически сразу после гигантского столкновения прото-Земли с планетой Тейя, а не собираться месяцами из диска обломков. Ключевым фактором назвали геологический материал пород, который прошлые модели не учитывали.
Птичьи голоса считаются важной частью природного звукового ландшафта, однако одни из них кажутся людям приятными и успокаивающими, а другие — резкими и тревожными. Эксперимент с записями 123 видов показал, что людям больше нравится негромкое и разнообразное пение без очень низких тонов и широких перепадов высоты.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Мумии сохраняют следы не только болезней и травм, но и самих процедур, которым подвергали тела после смерти. Компьютерная томография головы мумии, много десятилетий пролежавшей в музее, раскрыла не совсем привычный способ извлечения мозга и другие детали бальзамирования.
Инженеры компании HONOR выпустили смартфон с кремний-углеродной батареей на 7000 миллиампер-часов, сохранив толщину устройства в пределах 7,8 миллиметра. Разработка доказала, что переход на кремниевые аноды окончательно решил проблему громоздких аккумуляторов высокой емкости.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно