深宇宙旅行は宇宙飛行士の脳にダメージを与える可能性がある

火星へのミッションでは、将来の宇宙飛行士は地球の磁場の保護から離れなければなりません。宇宙深部に向かうと、高エネルギーの銀河宇宙線が宇宙船の船体を通り抜けて体内に侵入します。これは宇宙飛行士の健康に危険で永続的な影響を及ぼす可能性があります。

げっ歯類を対象とした新たな研究で、宇宙飛行士が浴びるのと同程度の量の宇宙放射線に動物がさらされてから6か月後に、脳損傷と認知障害が見られた。この研究結果は、宇宙放射線が宇宙飛行士に記憶障害、不安、判断力の低下を引き起こす可能性があることを示唆している。

「これは致命的な問題ではありません」と、カリフォルニア大学アーバイン校の神経生物学者で共著者のチャールズ・リモリ氏は言う。「火星への往復旅行の途中で、宇宙飛行士がアルツハイマー病に似た症状を呈して戻ってくるとは思いません。しかし、宇宙飛行士がどの程度の自律性のもとで活動し、どれだけの作業量を要するかを考えると、より軽度の変化、より微妙な変化は依然として懸念されるでしょう。」

この研究は、放射線にさらされてから6週間後にマウスの脳と行動に問題が生じたことを明らかにした昨年の研究に基づいている。研究チームは今回、放射線を浴びたげっ歯類は学習と記憶のテストでより多くの問題に悩まされ、その問題はより長期間にわたって続くことを発見した。

他のげっ歯類と比較すると、放射線に被曝したネズミは新しいおもちゃを調べたり、囲い地内の新しい場所に移動したおもちゃを調べたりすることに興味を示さなくなります。放射線に被曝したネズミは環境の変化に柔軟に対応することが難しくなります。

ネズミたちはまた、より不安になっているようで、より開けた地形に踏み出すよりも、迷路の覆われた部分の中に隠れていることを好んだ。ネズミたちはストレスのかかる連想を忘れたり、忘れたりするのに苦労しているようだった、とリモリ氏は言う。ネズミたちは恐怖を消し去ることができなかったのだ。

人間の場合、これは「予期せぬ状況や緊急事態におけるストレスや不安の増加、その他の不利な反応」につながる可能性があると、研究チームは10月10日にScientific Reports誌に発表した論文で述べている。宇宙飛行士も記憶障害に悩まされたり、マルチタスクやその場での意思決定に苦労したりする可能性がある。「そしてもちろん、地球に帰還したら、より重度の認知症を発症するリスクが高まる可能性があります」とリモリ氏は言う。

彼と彼の同僚は、これらの問題の根底にある可能性のある脳の損傷も調査した。彼らが調査した領域では、ニューロンの樹状突起（他の神経細胞からの入力を受け取るとがった構造）に散在する棘が「劇的に」少なかった。これらの棘はニューロン間の信号の伝達を助け、学習と記憶を可能にする。「特定の行動課題で最も成績の悪い動物を見ると、それらの動物はこれらの樹状突起棘の減少が最も顕著である」とリモリは言う。

彼と彼の同僚は、げっ歯類の脳に持続的な炎症があることも発見した。この「炎症の痕跡」は免疫細胞を刺激し、樹状突起の刈り込みや整頓につながる可能性がある。

研究チームが発見できなかったのは、動物の脳が苦難から回復しつつある兆候だった。「実は、それが最も驚くべき発見の一つでした」とリモリ氏は言う。「これらの変化は実際には解消しません。少なくとも、私たちが検出できる範囲では解消しません。」

実際、研究チームが現在行っている実験では、こうした問題が引き続き続いていることが示唆されている。「地球上でこれらの動物が放射線を浴びる実際の時間は数分ですが、現在では1年も続く変化が見られ、これは驚くべきことです」とリモリ氏は言う。

人間の場合、こうした弊害が明らかになるまでにはおそらく数か月かかるだろう。しかし、宇宙飛行士が深宇宙ミッションに乗り出すまでは、人間が銀河宇宙線にどう反応するかは正確にはわからない。その準備として、リモリ氏と彼の同僚は、脳のどの領域が宇宙放射線に対してより脆弱であるかを突き止めたいと考えている。彼らはまた、脳を放射線から守ったり、回復を助けたりする可能性のある薬の開発も進めている。NASA はまた、宇宙飛行士が長時間過ごす宇宙船の領域でシールドを強化する方法も検討しているが、これは困難で費用もかかるだろう。

それでも、研究チームは楽観的だ。「宇宙放射線被曝の恐怖によって、未知の新世界への探査が妨げられるべきではない」と研究チームは書いている。むしろ、リスクを理解し、潜在的な解決策を探すきっかけになるはずだ。

「これは宇宙に行かないという意味ではないと思います」とリモリ氏は言う。「しかし、宇宙に何があるのか​​がわかれば、よりうまく対処する準備ができるでしょう。」