Изображение предоставлено: Pixabay/CC0 Public Domain
Врачи Медицинского колледжа Джорджии при Университете Огасты работают с Polaris Dawn, первой из трех пилотируемых космических миссий в программе Polaris, чтобы лучше понять изменения в глазах многих астронавтов во время космического полета, которые приведут к изменениям после их возвращения на Землю. может привести к широкому спектру симптомов – от необходимости носить очки до значительной потери зрения.
Программа Polaris является первой в своем роде, предназначенной для быстрого развития возможностей пилотируемых космических полетов, одновременно продолжая собирать средства и повышать осведомленность о важных делах на Земле.
По данным НАСА, более 70% астронавтов страдают от явления, известного как нервно-глазной синдром, связанный с космическим полетом (SANS). Синдром может проявляться «рядом симптомов, включая изменения зрения», — сказал Мэтт Лайон, доктор медицинских наук, директор Центра телемедицины MCG.
Астронавты также могут испытывать другие проблемы, когда изменяются жидкости организма, например спинномозговая жидкость, что может привести к структурным изменениям в мозге.
«Изменения начинаются с первого дня», — сказал Лайон, который также занимает почетную должность доктора медицинских наук Дж. Гарольда Харрисона в области телездравоохранения.
Фото предоставлено: Майкл Холахан, Университет Огасты
«Мы не совсем уверены, что вызывает эти проблемы со зрением, но подозреваем, что это связано со сдвигом спинномозговой жидкости в оболочке зрительного нерва. На Земле гравитация толкает эту жидкость вниз, и она вытекает, но в космосе она поднимается и оказывает давление на зрительный нерв и сетчатку».
Используя портативные ультразвуковые устройства, Лион и его команда надеются не только понять механизм изменений, но и предсказать, какие астронавты с наибольшей вероятностью испытают эти изменения.
MCG запатентовала концепцию использования портативных ультразвуковых устройств для быстрой визуализации повреждений, вызванных давлением и изменениями жидкости в оболочке зрительного нерва — слоях защитных мембран вокруг нерва. Лайон изучает, как на эту часть мозга влияет повышенное внутричерепное давление и легкие черепно-мозговые травмы. При повреждении головного мозга, как и многих других органов, он опухает и наполняется жидкостью.
Исследователи работали с URSUS Medical Designs LLC, биотехнологической компанией из Пенсильвании, специализирующейся в области ультразвука, над разработкой 3D-ультразвукового устройства, которое могло бы помочь. Годовой грант позволил проекту создать устройство, которое добавило новое измерение 2D-преобразователям.
Лион и исследовательская группа MCG теперь используют эти ультразвуковые устройства для обследования астронавтов и определения того, у кого из них уже могут быть эти некомпетентные или поврежденные оболочки зрительного нерва. Они подозревают, что эти астронавты более подвержены проблемам со зрением, связанным с SANS.
«Мы обнаружили, что когда давление в спинном мозге увеличивается во время легкой черепно-мозговой травмы (ЧМТ), происходит повреждение мозговой оболочки, которое, вероятно, сохранится на всю жизнь», — объяснил он.
«Мы считаем, что оболочка расширяется, когда астронавты, перенесшие сотрясение мозга или легкие черепно-мозговые травмы, летят в космос и испытывают сдвиг жидкости, вызванный низкой гравитацией. Это как шина: обычная шина сохраняет свою нормальную форму при наполнении воздухом и форма не меняется.
«Если он поврежден, например, вмятины на боку шины, жидкость заполняет вмятины и каркас расширяется. Это может оказать давление на нерв и сетчатку. Поврежденная оболочка — меньшая проблема на Земле, но в космосе лишней жидкости некуда деваться».
Исследователи пока не знают, вызваны ли проблемы со зрением огромным объемом жидкости, давлением или тем и другим. Они обучают членов экипажа Polaris Dawn использовать эти ультразвуковые устройства для измерения жидкости и давления в реальном времени во время космического полета.
«Если дело только в объеме, мы подозреваем, что спинномозговая жидкость поднимается вверх, заполняет этот дряблый мешочек и застревает. Это почти как если бы вы не смывали воду в туалете. Вы создаете эту токсичную среду», потому что спинномозговая жидкость (СМЖ) выводит токсины из ваших глаз и нервов, а вместо этого токсины прикрепляются к зрительному нерву и убивают его», — сказал Лайон.
«Но вполне возможно, что это связано с повышенным давлением, создаваемым увеличением спинномозговой жидкости, что было бы эквивалентно периодическому высокому кровяному давлению в глазах».
Следующие шаги могут включать разработку и доработку контрмер, которые уменьшат количество жидкости в голове во время космических полетов. Например, космическая программа США и ее международные партнеры используют вакуумное устройство для трусов под названием «Отрицательное давление нижней части тела», которое втягивает кровь и другие жидкости вниз в тело.
Этот эксперимент является частью обширной серии научно-исследовательских мероприятий, проводимых на протяжении всей миссии. Polaris Dawn будет сотрудничать с 23 учреждениями, включая MCG, в выбранных экспериментах.
Другие участвующие учреждения включают Институт трансляционных исследований космического здоровья (TRISH); Техасский университет, Хьюстон; Университет Колорадо, Боулдер; Медицинский колледж Бэйлора; Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория и Академия ВВС США.
Информация от: Медицинским колледжем Джорджии при Университете Огасты.
