Космические излучения пробуждают в мышах и крысах любопытство

Российские исследователи установили, что короткие периоды воздействия космической радиации способствуют развитию нейронов и оказывают влияние на центральную нервную систему.

Риски космонавтов от космического излучения

Магнитное поле и плотная атмосфера защищают нашу планету от космического ионизирующего излучения. Этот поток высокоэнергетических частиц может разрушать атомы и создавать опасное вторичное излучение, которое представляет угрозу для жизни. Оно вредит даже на поверхности и внутри космических аппаратов, вызывая повреждения ДНК, нарушения целостности клеток, катаракту, нарушения кроветворения и онкологические заболевания.

В длительных пилотируемых космических миссиях экипаж подвергается значительному радиационному облучению. МРТ мозгов космонавтов с МКС показало сокращение большинства мозговых структур, кроме сенсомоторной коры — зоны, отвечающей за восприятие и контроль движений тела. Ученые предполагают, что это связано с перераспределением жидкостей в организме, хотя причины неизменности объема сенсомоторной коры остаются неизвестными.

Исследователи из Национального медицинского исследовательского центра психиатрии и наркологии имени В. П. Сербского совместно с коллегами изучали воздействие ионизирующего излучения на пластичность мозга и обеспечение нейронов факторами роста в сенсомоторной коре.

Они провели эксперименты на 28 крысах, разделив их на четыре группы: две контрольные и две экспериментальные. Одна пара групп использовалась для поведенческих исследований, другая — для анализа содержания нейротрофинов.

Крысы в космосе станут любопытнее

Исследователи в течение 24 часов облучали экспериментальные группы гамма-лучами с дозой 400 мГр и высокоэнергетическими ядрами углерода-12 с дозой 140 мГр. Общая эквивалентная доза превысила ту, которую получают космонавты за год на МКС в три раза.

В течение семи месяцев ученые дважды проводили поведенческий анализ и МРТ — через неделю и семь месяцев после облучения.

В цилиндрическом боксе, где крысы проходили тесты, результаты показали, что облученные крысы перемещались на 56% больше, вставали на 65% чаще, но задерживались на 73% дольше, прежде чем выйти в центральную зону.

При появлении в боксе нового объекта, статуэтки японского бога Хотэя, облученные крысы подходили к ней на 95% чаще и проводили возле нее на 117% больше времени.

Воздействие радиации приводило к повышенной двигательной активности грызунов, активному ориентировочному поведению и поиску новизны, а также увеличению ситуативной тревожности. Эти изменения вернулись в норму через семь месяцев. Исследователи намерены изучить молекулярные механизмы этих процессов.

Вторую группу крыс подвергли иммунофлуоресцентному анализу для измерения концентрации нейротрофинов в сенсомоторной коре. Обнаружили, что количество нейротрофинов-3 и нейротрофинов-4 увеличивается на 40 и 68% соответственно под воздействием излучения. Это может помочь предотвратить истончение сенсомоторной коры и объяснить рост двигательной активности животных под воздействием радиации.

— Хотя в условиях космоса мы наблюдаем уменьшение объема всех структур мозга, кроме сенсомоторной коры, есть предположение, что эти изменения происходят из-за микрогравитации, а не воздействия ионизирующих излучений. Космическое излучение вероятно, не обязательно влечет за собой функциональные нарушения центральной нервной системы. Более того, нам удалось открыть феномен развития нейронов, вызванный радиационным излучением. Возможно, этот феномен может быть использован как физиотерапевтический подход в лечении некоторых заболеваний центральной нервной системы: болезни Паркинсона, инсульта, эпилепсии и других. Проверить эту гипотезу — наша первостепенная задача на будущее, — рассказал руководитель проекта Виктор Кохан, старший научный сотрудник лаборатории психофармакологии НМИЦ психиатрии и наркологии имени В. П. Сербского.