(Размещенный далее материал не является научной статьей и раскрывает лишь некоторые детали исследования с целью популяризации научного знания. Узнать больше об этом исследовании в научном изложении можно по ссылке на статью за авторством ученых в реферируемом журнале.)

Исследователям из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) удалось подтвердить негативное влияние радиации на когнитивные функции и морфологическое строение мозга грызунов.

Сотрудники Лаборатории радиационной биологии ОИЯИ проследили поведение и морфологические изменения в головном мозге крыс после воздействия ионизирующего излучения различного типа. В результате исследования у животных обнаружены нарушения памяти, исследовательской активности, а также необратимые патологические изменения в разных отделах головного мозга.

Статья об этих работах опубликована в январе 2022 года в авторитетном американском научном журнале Cellular and Molecular Neurobiology.

Целью исследования ЛРБ стали две прикладные задачи:

1. Оценить краткосрочные последствия космического излучения, в частности, солнечных вспышек, для экипажей космических кораблей.

2. Спрогнозировать возможные отложенные реакции нормальных тканей мозга на процедуры радиационной терапии опухолей.

В значительной части публикаций на тему изучения поведения животных после воздействия радиации описывались исследования с молодыми лабораторными животными, тогда как космонавты всегда являются взрослыми людьми. Исследования велись на животных преимущественно мужского пола, в то же время есть сведения, что некоторые различия в последствиях облучения обусловлены полом животного. Помимо этого, полученные данные часто разнятся, отличаются типом и дозой используемого излучения, пространственным распределением.

Ученые ЛРБ облучили три группы самок крыс. Животные подверглись воздействию различных видов ионизирующих излучений в дозе 1 Гр (гамма-излучению кобальтом-60 и протонами с энергией 170 МэВ и 70 МэВ в пике Брэгга). Это сравнимо с дозой, которую получит космонавт за все время марсианской экспедиции. Она не вызывает серьезных видимых проявлений лучевой болезни. Отдельную когорту животных составила 4-я, контрольная группа крыс — эти животные содержались в таких же условиях, испытывали аналогичный стресс, однако не были облучены.

Соавтор исследования, научный сотрудник ЛРБ Юрий Северюхин поясняет: "Если бы мы облучили дозой 7-8 Гр, животное бы заболело: начались бы проблемы с кишечником, уменьшились бы кроветворные органы, произошло бы резкое изменение состава крови, общее состояние изменилось бы. А доза 1 Гр на внешнем облике животных никак не сказывается, но приводит к изменениям, например, в составе крови и в тонких процессах работы центральной нервной системы, это мы и хотели изучить».

Специалисты стремились оценить поведенческие реакции грызунов: уровень двигательной активности, исследовательского поведения, тревоги и кратковременную память. Они также изучили различные патолого-морфологические изменения в головном мозге животных.

После воздействия радиации животные были протестированы на возможные когнитивные отклонения. Были обнаружены нарушения памяти, общей двигательной и исследовательской активности, отмечено повышение тревоги. Исследованы физиологические показатели животных: изменение состава крови, массы тела, размеров тимуса и селезенки. Приготовлены препараты головного мозга крыс и проведен анализ гистологических изображений.

При исследовании морфологических изменений в головном мозге были обнаружены патологические необратимые изменения в гиппокампе, мозжечке, желудочках. Выявлены нарушения белкового обмена в виде образования амилоидных бляшек, отмечены дистрофические изменения. Измерен размер нейронов – в мозжечке и хилусе гиппокампа отмечена их гипертрофия. Произошла редукция клеточной популяции – уменьшение числа эпендимальных клеток, которые определяют функции гематоэнцефалического барьера.

Сейчас в ЛРБ ОИЯИ поставлен новый эксперимент, в котором поведение животных наблюдается на протяжении 450 дней после облучения, что позволит отследить нарушения в долговременной памяти. В планах ученых также исследовать воздействие на мозг радиации более тяжелыми частицами, которые также встречаются в космосе. Проведение такого рода эксперимента станет возможно в будущем на коллайдере NICA в Дубне.

Читайте подробнее об исследованиях влияния различного типа радиации на головной мозг на сайте Объединенного института.