После продолжительной изоляции, возникающей во время антарктических экспедиций, международные ученые детально изучили изменения, происходящие в мозге полярников. Наибольшие негативные последствия затронули участки, отвечающие за формирование воспоминаний и обработку пространственных данных. Полученные сведения имеют важное значение для оценки потенциальной опасности для мозга людей во время длительных космических миссий и пребывания на других планетах, которые запланированы на ближайшие годы.
При длительных космических миссиях астронавты вынуждены будут находиться в условиях изоляции, ограниченности ресурсов и экстремальных факторов окружающей среды. Для изучения влияния подобной стрессовой ситуации на структуру мозга человека, группа ученых из США, Германии, Новой Зеландии и Австралии использовала подходящую модель, воспроизводящую эти условия на Земле. В качестве таковой была выбрана французско-итальянская антарктическая станция «Конкордия», в условиях длительной зимовки полярники регулярно испытывают проблемы со сном, эмоциональное перенапряжение и различные физиологические сдвиги, такие как ослабление иммунной системы и ухудшение когнитивных функций.
В статье, вышедшей недавно в журнале npj Microgravity, в ходе исследования ученые проанализировали данные наблюдений за двумя группами участников арктической экспедиции, насчитывающими 13 и 12 человек соответственно. Эти группы провели около 13 месяцев в зимовках на исследовательской станции в 2015 и 2016 годах. Для оценки воздействия длительной изоляции на нервную систему, ученые провели серию магнитно-резонансных исследований: до начала экспедиции, сразу после ее завершения и спустя приблизительно пять месяцев.
В рамках исследования также были привлечены 25 контрольных испытуемых, являющихся сотрудниками Немецкого аэрокосмического центра в Кельне. Эти испытуемые не посещали Антарктиду и проходили МРТ-сканирование в Германии по аналогичному графику, что и участники экспедиции. Кроме того, еще четверо человек, не входящие в состав экспедиции, были приглашены для проведения МРТ-исследований в Германии, Новой Зеландии и Австралии.
Обследования выявили снижение объема серого вещества в височных и теменных областях мозга, а также в гиппокампе у участников экспедиции, бледном шаре (наблюдалось снижение объема белого вещества, а также поражение паллидума и таламуса. Кора височной доли совместно с гиппокампом участвует в образовании долговременной памяти, обрабатывает визуальную и слуховую информацию, способствует пониманию языка. Теменная доля играет важную роль в анализе пространства, а таламус — играет роль в регуляции уровня сознания, процессах сна и бодрствования, а также в концентрации внимания.
Несмотря на это, через пять месяцев большая часть выявленных изменений исчезла. Данные вернулись к первоначальным значениям, за исключением таламуса, в котором наблюдалось сохраняющееся уменьшение объема серого вещества.
Ученые отметили парадоксальную тенденцию: у некоторых участников более выраженные изменения в сером веществе сопровождались улучшением результатов когнитивных тестов по ряду параметров. Также выяснилось, что продолжительный и качественный сон устойчиво коррелировал с сохранением объема серого вещества. Схожий защитный эффект наблюдали при выполнении высокоинтенсивных упражнений в тренажерном зале.
Авторы исследования пришли к выводу, что большая часть изменений в мозге, спровоцированных длительной изоляцией во время антарктических экспедиций, обратима и исчезает в течение нескольких месяцев. Для профилактики подобных изменений рекомендуется соблюдать режим сна и заниматься физическими упражнениями. Подобные меры, скорее всего, будут полезны и для участников длительных космических миссий, а также для людей, отправляющихся в подобные экспедиции в будущем отправится осваивать Луну и Марс.