Au cours d'une mission dans l'espace lointain, les astronautes sont régulièrement en danger à divers degrés. Selon les thrillers de science-fiction hollywoodiens que vous choisissez, ces intrépides explorateurs sont à la merci d'extraterrestres malveillants, ordinateurs psychotiques, ou des collisions avec des astéroïdes ou des débris spatiaux. Bien que tout cela puisse être des préoccupations possibles, à distance ou autre, le plus grand danger réel pour les astronautes est peut-être en fait un danger invisible :le rayonnement spatial.

L'atmosphère terrestre et le champ magnétique, protéger en grande partie la vie sur la planète contre le rayonnement cosmique. Quand les astronautes voyagent au-delà de cette bulle protectrice, des particules énergétiques appelées rayons cosmiques galactiques bombardent leur corps. On pense que les rayons cosmiques galactiques sont les restes des supernovae et contribuent à l'environnement de rayonnement spatial avec les protons et les noyaux d'hélium éjectés de notre Soleil.

Notre groupe étudie comment l'exposition aux rayonnements affecte la santé humaine. La conséquence la plus inquiétante de ces expositions aux rayonnements sont les effets néfastes sur le cerveau des astronautes. Selon les résultats de notre nouvelle étude chez la souris, l'exposition aux rayons cosmiques altère la fonction cérébrale entraînant des problèmes d'apprentissage, la mémoire et l'humeur qui peuvent, si les résultats sont vrais pour les humains, influencer la capacité d'une personne à s'adapter et à réagir dans des situations inattendues ou stressantes. Ce résultat pourrait compromettre la sécurité des astronautes et le succès de la mission.

Simuler le rayonnement spatial sur Terre

Nous, avec d'autres radiobiologistes, sont particulièrement préoccupés par les astronautes parce que, avec notre technologie actuelle, il n'y a aucun moyen de les protéger ou de les protéger des rayonnements spatiaux.

Les particules de rayonnement cosmique voyageant près de la vitesse de la lumière entrent en collision avec le vaisseau spatial et génèrent des produits de fragmentation, notamment des neutrons. Ces produits de fragmentation ont encore l'énergie nécessaire pour traverser le corps humain. Lorsque les neutrons interagissent avec d'autres noyaux du corps, ils produisent des radicaux libres, molécules réactives pouvant endommager les membranes cellulaires, ADN et autres structures fines dans les organes. Dans le cerveau, mes co-chercheurs et je crois, ils endommagent les structures microscopiques des cellules du cerveau, ou des neurones. Il s'agit notamment des régions des dendrites, projections filiformes qui se connectent à d'autres cellules du cerveau, la myéline et les synapses qui sont toutes vitales pour former des réseaux et communiquer.

De nombreux chercheurs financés par la NASA ont étudié l'impact de l'exposition aux rayonnements sur les astronautes et des preuves suggèrent que le cerveau sera endommagé par l'exposition aux rayonnements spatiaux. Les résultats actuels permettront aux chercheurs de mieux comprendre les dangers de l'exposition aux rayonnements spatiaux sur la fonction cérébrale et nous permettront de développer des stratégies pour prévenir ces problèmes et faciliter l'exploration de l'espace humain en toute sécurité.

Dans l'espace lointain, les expositions aux rayonnements se produisent petit à petit tout au long du voyage. C'était un élément du voyage spatial pour lequel nous n'avions aucune donnée jusqu'à récemment. Dans ces études précédentes, les expositions aux rayonnements ont été délivrées aux rongeurs en quelques minutes. Cela ne simule pas avec précision ce qu'un astronaute vivrait lors d'une mission sur Mars.

Les physiciens de la Colorado State University ont maintenant développé une installation qui permet aux chercheurs de fournir une exposition aux rayonnements dans l'espace lointain très lente et beaucoup plus réaliste - 1 milliGray de rayonnement chaque jour.

En utilisant l'installation de neutrons du Colorado, nous avons utilisé cette exposition simulée aux rayonnements spatiaux pour mesurer son effet sur le cerveau des souris.

Connexions brisées et souvenirs perdus

Après avoir exposé les souris à ce rayonnement neutronique de faible intensité pendant six mois, nous avons examiné leurs neurones. Ce sont les cellules spécialisées qui utilisent des courants électriques pour communiquer des informations et stocker des souvenirs dans tout le cerveau. Mes co-auteurs et moi avons découvert que dans le cerveau des souris irradiées, les circuits reliant les neurones en réseaux ne pouvaient plus communiquer efficacement. Cela pourrait être dû à des dommages aux structures fines des neurones, ou des connexions dans certains circuits neuronaux qui peuvent être complètement rompues. L'un ou l'autre changement pourrait nuire à la fonction cognitive.

Nous avons également utilisé les souris irradiées pour voir si les changements neuronaux induits par les rayonnements étaient corrélés avec des problèmes de comportement qui pourraient présenter un risque pour les astronautes en mission dans l'espace lointain.

Les résultats de nos études de comportement ont démontré que les souris exposées aux neutrons pendant six mois avaient des difficultés d'apprentissage, adaptation et stockage des mémoires. Par exemple, ces souris étaient moins susceptibles d'être intéressées par un nouveau jouet qui avait été placé dans leur arène de test par rapport à un jouet qu'elles avaient déjà vu auparavant. Les souris témoins, d'autre part, prendrait beaucoup plus de temps pour explorer le nouveau jouet que l'ancien jouet. De même dans un autre test, les souris irradiées étaient moins susceptibles de se soucier du fait que l'un des jouets avait été déplacé vers un autre endroit. Ces comportements suggèrent une fonction mémorielle altérée.

Problèmes sociaux

Les souris irradiées, par rapport à leurs homologues non irradiés, étaient également plus susceptibles d'éviter les interactions sociales et avaient des difficultés à se dissocier ou à oublier un événement indésirable qui s'est produit dans le passé. Ces changements induits par les radiations spatiales indiquent des niveaux d'anxiété accrus.

Tout à fait, la comparaison du comportement de souris normales non exposées à des souris qui ont reçu les six mois de rayonnement neutronique a révélé des changements dans la fonction cérébrale qui sont représentatifs de ce qui arriverait au cerveau humain dans l'espace et pourraient nuire considérablement à la capacité des astronautes à réagir en cas de stress ou dans des situations inattendues . En réalité, lorsque nous avons effectué des calculs traduisant les résultats de nos études sur le comportement des rongeurs en risque humain, nous avons estimé que dans un équipage de cinq astronautes voyageant vers Mars et retour, nous nous attendrions à ce qu'au moins un membre présente de graves déficits de la fonction cognitive au moment de son retour sur Terre.

Notre travail n'est qu'une étude et les résultats doivent être répliqués, mais cela soulève la possibilité qui donne à réfléchir que l'exposition au rayonnement cosmique galactique puisse représenter un obstacle important au voyage dans l'espace lointain. Comme pour les autres défis technologiques, bien que, nous espérons que les chercheurs trouveront une solution. Ce sera peut-être le développement de nouveaux matériaux qui protègent en quelque sorte les astronautes de ce rayonnement. Cela se fera peut-être par une supplémentation diététique ou pharmacologique.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.