Durante o curso de uma missão espacial profunda, os astronautas estão rotineiramente em vários graus de perigo. Dependendo de quais thrillers de ficção científica de Hollywood você escolher, esses intrépidos exploradores estão à mercê de alienígenas maliciosos, computadores psicóticos, ou colisões com asteróides ou detritos espaciais. Embora todas essas possam ser preocupações possíveis, remoto ou não, o maior perigo real para os astronautas pode ser aquele que não pode ser visto:a radiação espacial.

A atmosfera e o campo magnético da Terra, proteger amplamente a vida no planeta da radiação cósmica. Quando os astronautas viajam além dessa bolha protetora, partículas energéticas chamadas raios cósmicos galácticos bombardeiam seus corpos. Acredita-se que os raios cósmicos galácticos sejam remanescentes de supernovas e contribuam para o ambiente de radiação espacial junto com prótons e núcleos de hélio ejetados de nosso sol.

Nosso grupo estuda como a exposição à radiação afeta a saúde humana. A consequência mais preocupante dessas exposições à radiação são os efeitos adversos no cérebro dos astronautas. De acordo com os resultados do nosso novo estudo em ratos, a exposição aos raios cósmicos prejudica a função cerebral, causando problemas de aprendizagem, memória e humor que podem, se os resultados forem verdadeiros para os humanos, influenciar a capacidade de uma pessoa de se adaptar e responder em situações inesperadas ou estressantes. Este resultado pode colocar em risco a segurança do astronauta e o sucesso da missão.

Simulando radiação espacial na Terra

Nós, juntamente com outros biólogos de radiação, estão especificamente preocupados com os astronautas porque, com nossa tecnologia atual, não há como protegê-los ou protegê-los da radiação espacial.

As partículas de radiação cósmica viajando perto da velocidade da luz colidem com a espaçonave e geram produtos de fragmentação, incluindo nêutrons. Esses produtos de fragmentação ainda têm energia para passar pelo corpo humano. À medida que os nêutrons interagem com outros núcleos do corpo, eles produzem radicais livres, moléculas reativas que podem danificar as membranas celulares, DNA e outras estruturas finas em órgãos. No cérebro, meus co-investigadores e eu acredito, eles danificam as estruturas microscópicas das células do cérebro, ou neurônios. Isso inclui regiões dos dendritos, projeções semelhantes a fios que se conectam a outras células cerebrais, mielina e sinapses que são vitais para a formação de redes e comunicação.

Muitos investigadores financiados pela NASA têm estudado o impacto da exposição à radiação nos astronautas e as evidências sugerem que o cérebro será danificado pela exposição à radiação espacial. As descobertas atuais promoverão a compreensão dos pesquisadores sobre os perigos da exposição à radiação espacial sobre a função cerebral e nos permitirão desenvolver estratégias para prevenir esses problemas e facilitar a exploração espacial humana segura.

No espaço profundo, as exposições à radiação acontecem aos poucos ao longo de toda a viagem. Esse foi um elemento da viagem espacial para o qual não tínhamos dados até recentemente. Nesses estudos anteriores, as exposições à radiação foram entregues aos roedores em questão de minutos. Isso não simula com precisão o que um astronauta experimentaria em uma missão a Marte.

Os físicos da Colorado State University desenvolveram agora uma instalação que permite aos pesquisadores fornecer uma exposição à radiação do espaço profundo muito lenta e muito mais realista - 1 miligray de radiação todos os dias.

Usando a instalação de nêutrons do Colorado, usamos essa exposição à radiação espacial simulada para medir seu efeito no cérebro de camundongos.

Conexões quebradas e memórias perdidas

Depois de expor os camundongos a essa radiação de nêutrons de baixo nível por seis meses, examinamos seus neurônios. Estas são as células especializadas que usam correntes elétricas para comunicar informações e armazenar memórias em todo o cérebro. Meus co-autores e eu descobrimos que nos cérebros dos ratos irradiados, os circuitos que conectam os neurônios em redes não podiam mais se comunicar com eficiência. Isso pode ser devido a danos às estruturas finas dos neurônios, ou conexões em alguns circuitos neurais que podem estar completamente interrompidos. Qualquer uma das mudanças pode diminuir adversamente a função cognitiva.

Também usamos os ratos irradiados para ver se as mudanças neuronais induzidas pela radiação se correlacionavam com problemas comportamentais que poderiam representar um risco para os astronautas em uma missão no espaço profundo.

O resultado de nossos estudos de comportamento demonstrou que os ratos expostos a nêutrons por seis meses tiveram problemas de aprendizagem, adaptando e armazenando memórias. Por exemplo, esses ratos eram menos propensos a se interessar por um novo brinquedo que havia sido colocado em sua arena de teste em comparação com um brinquedo que eles já tinham visto antes. Os ratos de controle, por outro lado, levaria muito mais tempo para explorar o novo brinquedo do que o antigo. Da mesma forma em outro teste, os ratos irradiados eram menos propensos a se importar com o fato de um dos brinquedos ter sido movido para um local diferente. Esses comportamentos sugerem função de memória prejudicada.

Problemas sociais

Os ratos irradiados, em comparação com suas contrapartes não irradiadas, também eram mais propensos a evitar interações sociais e tinham dificuldade em dissociar ou esquecer um evento adverso ocorrido no passado. Essas mudanças induzidas pela radiação espacial indicam níveis aumentados de ansiedade.

Completamente, comparar o comportamento de ratos normais não expostos com ratos que receberam os seis meses de radiação de nêutrons revelou mudanças na função cerebral que são representativas do que aconteceria com os cérebros humanos no espaço e podem prejudicar significativamente a capacidade dos astronautas de responder sob estresse ou em situações inesperadas . Na verdade, quando realizamos cálculos que traduzem as descobertas de nossos estudos de comportamento de roedores em risco humano, estimamos que em uma tripulação de cinco astronautas viajando para Marte e de volta, esperaríamos que pelo menos um membro exibisse graves déficits na função cognitiva quando retornasse à Terra.

Nosso trabalho é apenas um estudo e os resultados devem ser replicados, mas levanta a possibilidade preocupante de que a exposição à radiação cósmica galáctica possa representar um obstáculo significativo às viagens espaciais profundas. Tal como acontece com os outros desafios tecnológicos, no entanto, esperamos que os pesquisadores encontrem uma solução. Talvez este seja o desenvolvimento de novos materiais que de alguma forma protegem os astronautas dessa radiação. Talvez seja por meio de suplementação dietética ou farmacológica.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.