Ухудшение зрения астронавтов в космосе

Автор: IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology (2024). DOI: 10.1109/OJEMB.2024.3453049

Согласно исследованию, опубликованному в Открытом журнале IEEE по инжинирингу в медицине и биологии, низкий уровень гравитации (микрогравитация) в космосе вызывает значительные изменения в глазах и зрении астронавтов после 6–12 месяцев на борту Международной космической станции (МКС).

Офтальмолог Сантьяго Костантино из Монреальского университета обнаружил, что по меньшей мере 70% астронавтов на МКС страдали нейроокулярным синдромом, связанным с космическим полетом (SANS).

В исследовательском подразделении биофотоники, которым он руководит в больнице Maisonneuve-Rosemont, входящей в состав UdeM, Костантино собрал группу исследователей для выявления биомеханических изменений, ответственных за это расстройство.

Они проанализировали данные, собранные канадской группой в НАСА о 13 астронавтах, которые провели на МКС от 157 до 186 дней.

Средний возраст участников составил 48 лет, они представляли космические агентства США, Европы, Японии и Канады; 31% из них были женщинами; восемь из них совершали свой первый полет.

Три задействованных параметра

Исследователи сравнили три параметра зрения до и после космических полетов астронавтов: жесткость глаза, внутриглазное давление и амплитуду глазного импульса.

Они измерили жесткость глаза с помощью оптической когерентной томографии с настраиваемым видеомодулем для улучшения качества изображений сосудистой оболочки. Два других параметра, внутриглазное давление и амплитуда глазного импульса, измерялись с помощью тонометрии.

Исследование выявило значительные изменения биомеханических свойств глаз астронавтов: снижение жесткости глаза на 33%, снижение внутриглазного давления на 11% и снижение амплитуды глазного импульса на 25%.

Эти изменения сопровождались такими симптомами, как уменьшение размера глаза, изменение поля зрения и, в некоторых случаях, отек зрительного нерва и складки сетчатки.

Исследователи также обнаружили, что у пяти астронавтов толщина сосудистой оболочки глаза превышала 400 микрометров, что не коррелировало с возрастом, полом или предыдущим опытом космических полетов.

«Невесомость изменяет распределение крови в организме, увеличивая приток крови к голове и замедляя венозное кровообращение в глазу», — пояснил Костантино. «Вероятно, именно это вызывает расширение сосудистой оболочки, сосудистого слоя, питающего сетчатку».

Долгосрочные изменения

По словам исследователей, расширение сосудистой оболочки глаза в условиях невесомости может привести к растяжению коллагена в склере — внешнем белом слое глаза, что приведет к долгосрочным изменениям механических свойств глаза.

Они также полагают, что пульсации крови в условиях микрогравитации могут создавать эффект гидравлического удара, при котором внезапные изменения давления кровотока вызывают механический шок для глаза, что приводит к значительному ремоделированию тканей.

Глаза возвращаются в нормальное состояние

По словам исследователей, эти изменения глаз обычно не вызывают беспокойства, если космическая миссия длится от шести до 12 месяцев. Хотя у 80% астронавтов, которых они изучали, развился по крайней мере один симптом, их глаза вернулись в нормальное состояние по возвращении на Землю.

В большинстве случаев для устранения симптомов, развившихся на борту МКС, было достаточно ношения корректирующих очков.

Однако исследовательское сообщество и международные космические агентства с осторожностью относятся к последствиям более длительных миссий, таких как полет на Марс. Влияние длительного воздействия микрогравитации на здоровье глаз остается неизвестным, и никаких профилактических или паллиативных мер в настоящее время не существует.

Исследовательская группа Maisonneuve-Rosemont ждет дополнительных данных от NASA, чтобы продолжить свои исследования.

«Наблюдаемые изменения механических свойств глаза могут служить биомаркерами для прогнозирования развития нейроокулярного синдрома, связанного с космическим полетом» (SANS)», — сказал Костантино.

«Это поможет выявить астронавтов из группы риска до того, как у них разовьются серьезные проблемы со зрением во время длительных миссий».

Больше информации: Marissé Masís Solano et al, Ocular Biomechanical Responses to Long-Duration Spaceflight, IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology (2024). DOI: 10.1109/OJEMB.2024.3453049

Источник: University of Montreal