Výsledky STS 90 - Neurolab I.

Za posledních několik desetiletí se lidé stali stálými obyvateli vesmíru. Zdá se, že lidstvo se blíží dalšímu velkému kroku ve vesmírném výzkumu. V této souvislosti se vynořuje otázka, jaký vliv má prostředí beztíže na lidský organismus, zejména na fungování mozku a nervového systému. Na tuto otázku se snažila odpovědět mise STS-90 Neurolab, kterou v roce 1998 vyslala americká vesmírná agentura NASA.

Během této 16 denní mise sedmi astronautů bylo na palubě raketoplánu Columbia provedeno 26 experimentů v oblasti neurovědy. Tyto experimenty měly za úkol zkoumat vliv mikrogravitace na různé funkce mozku a nervového systému. Hlodavci byli vystaveni různým podmínkám, aby se zjistilo, jak mikrogravitace ovlivňuje vestibulární systém a rovnováhu. Byly zkoumány změny v růstu a vývoji nervových buněk a synapsí v prostředí beztíže. Zkoumalo se, jak mikrogravitace ovlivňuje plastické změny v mozku, včetně učení a paměti. Testovacími subjekty byli hlodavci, hmyz, plži, dvě druhy ryb a posádka raketoplánu. Mise byla výsledkem spolupráce NASA, několika domácích partnerů a kosmických agentur Kanady (CSA), Francie (CNES) a Německa (DARA), stejně jako Evropské kosmické agentury (ESA) a Národní agentury pro vývoj vesmíru Japonska (NASDA). Většina experimentů byla provedena v tlakovém modulu Spacelab, který byl umístěn v nákladovém prostoru Columbie. Experimenty byly připraveny osmi týmy. Čtyři týmy (s celkovým počtem 11 experimentů) používaly posádku raketoplánu jako subjekty a další čtyři týmy (s 15 experimenty) zkoumaly zvířecí subjekty. Týmy, které zkoumaly lidské subjekty, byly týmy autonomní nervové soustavy, senzorické motoriky a výkonu, vestibulární a spánkové týmy. Týmy se zvířecími subjekty byly týmy neuronální plasticity, savčího vývoje, akvatické a neurobiologické týmy.

Mikrogravitace versus mozek...

Výsledky těchto experimentů byly překvapivé. Zjistilo se, že mikrogravitace má velký vliv na fungování mozku a nervového systému. Hlodavci, kteří byli vystaveni prostředí beztíže, měli potíže s rovnováhou a koordinací pohybů. Také se zjistilo, že mikrogravitace ovlivňuje růst a vývoj nervových buněk a synapsí. Zkoumání plastických změn v mozku ukázalo, že mikrogravitace může mít vliv na učení a paměť. Studie také ukázaly, že mikrogravitace ovlivňuje nervovou signalizaci v mozku a v periferní nervové soustavě.

Tyto výsledky mají důležité důsledky nejen pro kosmický výzkum, ale také pro medicínu. Rozumět tomu, jak mikrogravitace ovlivňuje fungování mozku a nervového systému.

Člověk, gravitace a přetížení...

Když se starší muž rychle postaví po probuzení, zažívá závratě a padne. Bojový pilot zatáhne svůj letoun do těsného obratu a téměř omdlívá. Co spojuje tyto dva případy? V obou situacích je kardiovaskulární systém (srdce a krevní cévy) vystaven stresu způsobenému gravitací. Protože hlava je nad srdcem, když stojíme nebo sedíme, kardiovaskulární systém musí pracovat proti gravitaci, aby udržel průtok krve do mozku. Osoba, jejíž kardiovaskulární systém má potíže s poskytováním průtoku krve do mozku při stání, trpí ortostatickou intolerancí.

Proč byl výzkum ortostatické intolerance pro Neurolab závažným tématem? Po návratu na Zemi také astronauti zažívají ortostatickou intoleranci. Výsledky experimentů provedených během předchozích kosmických misí ukázaly, že zatímco před letem se všichni členové posádky mohli snadno postavit a stát klidně po dobu 10 minut, po letu se 60 procent z nich muselo posadit před uplynutím 10 minut. Někteří prokázali významné poklesy krevního tlaku, zatímco jiní potřebovali sedět přesto, že jejich krevní tlak byl zdánlivě normální, ale nízký. Tým autonomního nervového systému na Neurolabu chtěl odhalit, jaké změny v kontrole krevního tlaku během letu vedou k problémům, kterým astronauti čelí po letu.

Vědecké vybavení, které bylo na palubě raketoplánu Columbia během mise STS-90 Neurolab, umožnilo provést unikátní výzkum, který nám pomohl pochopit, jak mikrogravitace ovlivňuje fungování mozku a nervového systému. Tyto výzkumy mají důležité důsledky nejen pro kosmický výzkum, ale také pro medicínu a nové možnosti výzkumu kosmického prostoru.

Téma, může být klíčové pro léčbu řady onemocnění. Například, vliv mikrogravitace na nervovou signalizaci by mohl pomoci při výzkumu léčby neuropatické bolesti a jiných poruch nervové soustavy. Stejně tak pochopení plastických změn v mozku může pomoci v boji proti Alzheimerově chorobě a dalším onemocněním spojeným s degradací mozku.

Závěrem...

Tyto výsledky mají důležité důsledky nejen pro kosmický výzkum, ale také pro medicínu. Rozumět tomu, jak mikrogravitace ovlivňuje fungování mozku a nervového systému. Tyto výzkumy také nabízejí nové možnosti pro výzkum kosmického prostoru. Pochopení toho, jak mikrogravitace ovlivňuje mozku a nervový systém, může pomoci při plánování dlouhodobých kosmických letů, jako jsou cesty na Mars a další planetární tělesa. Díky těmto výzkumům se můžeme dozvědět více o tom, jak se naše tělo přizpůsobuje prostředí beztíže a jak bychom mohli tuto adaptaci využít pro další výzkum a kosmické cesty. 

Zdroje:

NASA. (2003). STS-90 Neurolab. https://www.nasa.gov/mission_pages/neurolab/index.html

http://www.spacefacts.de/mission/english/sts-90.htm

Homick, J. L. (2002). Neurolab: exploring the effects of microgravity on the nervous system. Aviation, space, and environmental medicine, 73(9), 880-885.

Harm, D. L. (2001). The Neurolab Spacelab mission: Neuroscience research in space. Neuroscience research program bulletin, 39(1), 1-8.

Rosenzweig, E. S., Salehi, A., Liang, H., & Nadkarni, N. (2009). The Neurolab Spacelab mission: studying the effects of microgravity on the developing nervous system. Gravitational and Space Biology, 22(2), 13-20.