00:20 18 Listopad 2018
Na żywo
    Statek kosmiczny na tle czerwonej planety

    Lot na Marsa: po co napromieniowywać małpy w akceleratorze

    CC0 / Pixabay
    Świat
    Krótki link
    3122

    Kilka grup naukowych naraz przeprowadza w Rosji zakrojone na dużą skalę eksperymenty na zwierzętach symulujące loty międzyplanetarne.

    Naukowcy chcą wyjaśnić, jak promieniowanie kosmiczne działa na organizm, jakie funkcje mogą być zakłócone podczas takich lotów. Na początku 2018 roku biolodzy z MGU planują napromieniowanie makaków w akceleratorze, by sprawdzić, jak to wpłynie na ich wzrok, ruch oczu i uczestniczące w tych procesach funkcje psychiczne. 

    Kiedy wchodzimy do pomieszczenia i ogarniamy je wzrokiem nasze oczy dosłownie skanują przestrzeń, odnotowując, co gdzie jest. Odpowiadają za to ruchy sakkadowe, czyli szybkie ruchy gałek ocznych w kierunku interesującego nas obiektu. Między ruchami sakkadowymi oko jest nieruchome, lecz nie zauważamy tego, ponieważ skanowanie odbywa się z dużą prędkością. Po sporządzeniu mapy przestrzennej pomieszczenia skupiamy się na poszczególnych obiektach, wymaga to nieco więcej czasu. Na przykład przyglądanie się drobnym detalom trwa conajmniej 300 milisekund. Przypuśćmy, że zobaczyliśmy filiżankę na stole i postanowiliśmy ją podnieść. To proste zadanie, lecz wymaga spójnej pracy kilku układów. Po ruchu oczu następuje ciąg aktów psychicznych — percepcja, rozpoznawanie, uwaga, które pozwalają nam na zorientowanie się w różnorodności otaczającego świata i wybór czegoś konkretnego dla bieżącej działalności. Jeśli któreś z układów czy funkcji rozstroiły się, nie będziemy mogli wziąć filiżanki lub zrobimy to wolniej — mniej dokładnie niż zwykle.

    „Możemy dość dokładnie rejestrować ruch oczu w poziomie i pionie i widzimy, jak zmieniają się te parametry zależnie od skomplikowania czasowego bądź przestrzennego środowiska wizualnego. Kiedy oko przygląda się obiektowi przez krótki czas, wyróżnia jeden aspekt informacyjny, a przez dłuższy — inny" — powiedział w wywiadzie dla RIA Novosti Aleksander Łatanow, doktor hab. biologii, kierownik Katedry Wyższej Aktywności Nerwowej Wydziału Biologicznego MGU im. Łomonosowa.

    Małpy chore na Parkinsona

    Zakochana para w sypialni
    © Depositphotos / Luckybusiness
    Na Katedrze Wyższej Aktywności Nerwowej przez około 10 lat była badana ciężka choroba mózgu prowadząca go niepełnosprawności — parkinsonizm. U chorych występuje drżenie rąk, zakłócenie uwagi i koordynacji wzrokowo-ruchowej. Chorobę powoduje obumarcie neuronów w szczególnej strukturze mózgu — istoty czarnej, co prowadzi do naruszenia wszystkich świadomych ruchów. Naukowcy zbadali parkinsonizm na makakach, których układ wzrokowy jest podobny do ludzkiego. 

    Podczas eksperymentu małpa rozwiązuje jakieś zadanie, a eksperymentatorzy bardzo dokładnie rejestrują ruch jej oczu pod względem częstotliwości i czasu, porównując z normą. Jeśli parametry ruchów zmieniają się w którąś stronę, oznacza to, że zwierzę robi coś gorzej bądź lepiej. 

    „Ruch oczu zdrowej małpki po pojawieniu się bodźca jest szybki. Chore na parkinsona zwierzę zaczyna je z półtorakrotnym opóźnieniem, są mniej dokładne — wyjaśnia naukowiec.

    Obserwując ruch oczu makaków, biolodzy wyjawili wczesne objawy choroby Parkinsona, gdy zewnętrzne objawy ruchowe jeszcze nie występują. 

    Model kosmosu w akceleratorze 

    Podczas wybuchu słonecznego kosmonauci na MSK chowają się do specjalnych boksów, by uniknąć napromieniowania cząstkami jonizującymi niosącymi duży ładunek energii.

    Protony i cząsteczki alfa są w stanie poważnie uszkodzić DNA w komórkach człowieka. Jeśli uszkodzeń będzie zbyt dużo, układ naprawiający geny nie poradzi sobie i organizm zachoruje. Zresztą prawdopodobieństwo otrzymania dużej dawki promieniowania na orbicie jest niewielkie, gdyż kosmonautów chroni pole magnetyczne Ziemi odpychające strumienie cząstek. Zupełnie inne warunki czekają ludzi w dalekim kosmosie, za granicą pola geomagnetycznego. Poszycie statku i skafandry nie uratują się przed promieniami kosmicznymi zawierającymi oprócz wymienionych cząstek jądra ciężkich elementów — węgla i żelaza, które dosłownie przecinają spiralę DNA. Z wieloma dwuniciowymi pęknięciami DNA powstającymi w ciągu długiego czasu nasz organizm na pewno sobie nie poradzi. Jednak efekt wpływu promieni kosmicznych przejawi się dopiero po nagromadzeniu uszkodzeń w komórkach, w tym nerwowych. Trzeba więc nauczyć się ustalania zawczasu, jakie części mózgu człowieka i ich funkcje uległy uszkodzeniom. Eksperymenty z ruchem oczu są tu jak najbardziej na miejscu.

    Biolodzy interesują się, jak promieniowanie wpłynie ma działalność operacyjną, zdolność wykonywania różnych manipulacji, w tym pilotowania statku, czy zostanie zakłócona zgodność ruchów i wzroku. W tym roku zostały przeprowadzone pierwsze testy na akceleratorze w Zjednoczonym Instytucie Badań Jądrowych w Dubnie po wielokrotnym napromieniowaniu wiekowej małpy wiązką protonów z energią 170 elektronowolt. To pozwoliło na przećwiczenie wszystkich aspektów metodyki, w najbliższym czasie naukowcy znów udadzą się do Dubny, teraz już z dwoma młodymi makakami, by napromieniować je wiązkami jąder węgla. 

    Doświadczalne małpy wstępnie zostały nauczone dwóch operacji: ciągnięcia dźwigni przy pojawieniu się określonego bodźca i wyciągania jedzenia z przezroczystego sześcianu z dziurką. Te zadania pozwolą ocenić koordynację wzroku i ruchu łap a także postęp w wykonywaniu niezbędnych do tego poszczególnych operacji umysłowych. Później naukowcy zrobią tomografię mózgu zwierząt, by dokładnie zlokalizować obszary kory przedczołowej, gdzie odbywa się integracja działań wzrokowo-ruchowych z bieżącymi zadaniami behawioralnymi. Fizycy dostroją wiązkę jąder węgla tak, by maksimum Bragga — maksymalna energia cząstki wyrządzająca największe uszkodzenia tkanek — przypadł na odpowiedni obszar w mózgu. Chodzi o niewielkie dawki promieniowania, ponieważ naukowcy chcą znaleźć minimalny wskaźnik, przy którym można złapać naruszenia ruchu oczu i odpowiadających za niego procesów psychicznych. Oczywiście na te eksperymenty wyraziła zgodę komisja etyczna MGU.

    Zobacz również:

    Zima na Marsie (foto)
    Życie na Marsie jest możliwe
    Naukowcy wyjaśnili, dlaczego Mars już nie nadaje się do życia
    Nowe zagrożenie dla kosmonautów lecących na Marsa
    Ufolodzy odkryli „głowę kosmity" na Marsie (foto)
    Tagi:
    eksperyment, nauka, kosmos, zdrowie, Mars
    Standardy społecznościDyskusja
    Komentarz przez FacebookKomentarz przez Sputnik
    • Komentarz