Длительные космические миссии, особенно те, что продолжаются от шести до двенадцати месяцев, оказывают значительное негативное влияние на зрение астронавтов. Микрогравитация, являющаяся неотъемлемой частью космической среды, вызывает серьезные изменения и ослабление глаз, что становится серьезной проблемой в контексте будущих, еще более продолжительных миссий, например, полета на Марс.
Проблема, известная как нейро-окулярный синдром, связанный с космическим полетом (SANS), затрагивает, по крайней мере, 70% астронавтов, работающих на Международной космической станции (МКС). Это состояние вызывает беспокойство у ученых и врачей, поскольку долгосрочные последствия SANS до конца не изучены, особенно в перспективе межпланетных путешествий.
Недавнее исследование, опубликованное в 2024 году в IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology под DOI: 10.1109/OJEMB.2024.3453049, проливает свет на эту проблему. Офтальмолог Сантьяго Костантино из Университета Монреаля (UdeM) и аффилированной с UdeM больницы Maisonneuve-Rosemont, возглавляющий исследовательскую группу по биофотонике, детально изучил влияние длительного пребывания в космосе на параметры зрения.
В исследовании использовались данные, собранные канадской командой в NASA, по 13 астронавтам, находившимся на МКС в миссиях продолжительностью от 157 до 186 дней. Средний возраст участников составлял 48 лет, среди них были представители космических агентств США, Европы, Японии и Канады, причем 31% составляли женщины. Восемь астронавтов участвовали в своей первой космической миссии.
В ходе исследования ученые измеряли ряд ключевых параметров глаз, включая жесткость склеры, внутриглазное давление и амплитуду глазного пульса. Для измерения жесткости склеры использовалась оптическая когерентная томография с индивидуальным видеомодулем, а внутриглазное давление и амплитуда глазного пульса измерялись с помощью тонометрии.
Результаты анализа показали значительные изменения в глазах астронавтов после длительного пребывания в космосе. Жесткость склеры снизилась в среднем на 33%, внутриглазное давление упало на 11%, а амплитуда глазного пульса уменьшилась на 25%. Кроме того, у некоторых астронавтов наблюдалось уменьшение размера глаз и изменение фокального поля зрения. В отдельных случаях фиксировались отек диска зрительного нерва и складки сетчатки.
Примечательно, что у пяти астронавтов толщина хориоидеи – сосудистой оболочки глаза, питающей сетчатку, – превышала 400 микрометров. При этом не было обнаружено корреляции между толщиной хориоидеи и возрастом, полом или предыдущим опытом космических полетов.
Ученые связывают наблюдаемые изменения с воздействием микрогравитации, которая приводит к перераспределению крови в организме. В условиях невесомости происходит усиленный приток крови к голове и замедление венозного оттока в глазу. Это приводит к расширению хориоидеи, что, в свою очередь, может растягивать коллаген в склере – белковой оболочке глаза.
Предполагается, что именно растяжение склеры вызывает долгосрочные изменения в механических свойствах глаза. Кроме того, пульсации крови в условиях микрогравитации могут создавать эффект «гидравлического удара», механически воздействуя на глаз и вызывая ремоделирование тканей.
Для миссий продолжительностью 6-12 месяцев, подобных тем, что изучались в исследовании, изменения глаз, как правило, не представляют серьезной угрозы. Хотя 80% астронавтов в исследовании сообщили как минимум об одном симптоме, зрение большинства из них вернулось к норме после возвращения на Землю. Корректирующие очки часто оказывались достаточными для управления симптомами во время пребывания на МКС.
Однако долгосрочные последствия воздействия микрогравитации на здоровье глаз остаются неизвестными, особенно для миссий, подобных полету на Марс. В настоящее время не существует профилактических или паллиативных мер для решения проблем со зрением, возникающих при длительных космических полетах.
Исследовательская группа Maisonneuve-Rosemont Hospital продолжает работу и стремится получить больше данных от NASA для дальнейших исследований. Ученые полагают, что изменения механических свойств глаза могут служить биомаркерами для прогнозирования развития SANS. Использование биомаркеров позволит идентифицировать астронавтов, подверженных риску серьезных проблем со зрением, еще до того, как эти проблемы возникнут во время длительных миссий, открывая путь к разработке контрмер и методов защиты зрения в космосе.
Статья «Ocular Biomechanical Responses to Long-Duration Spaceflight» авторства Marissé Masís Solano и соавторов была опубликована в IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology в 2024 году. Информация об исследовании была предоставлена Университетом Монреаля 24 января 2025 года и доступна по адресу: .
Изображение носит иллюстративный характер
Проблема, известная как нейро-окулярный синдром, связанный с космическим полетом (SANS), затрагивает, по крайней мере, 70% астронавтов, работающих на Международной космической станции (МКС). Это состояние вызывает беспокойство у ученых и врачей, поскольку долгосрочные последствия SANS до конца не изучены, особенно в перспективе межпланетных путешествий.
Недавнее исследование, опубликованное в 2024 году в IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology под DOI: 10.1109/OJEMB.2024.3453049, проливает свет на эту проблему. Офтальмолог Сантьяго Костантино из Университета Монреаля (UdeM) и аффилированной с UdeM больницы Maisonneuve-Rosemont, возглавляющий исследовательскую группу по биофотонике, детально изучил влияние длительного пребывания в космосе на параметры зрения.
В исследовании использовались данные, собранные канадской командой в NASA, по 13 астронавтам, находившимся на МКС в миссиях продолжительностью от 157 до 186 дней. Средний возраст участников составлял 48 лет, среди них были представители космических агентств США, Европы, Японии и Канады, причем 31% составляли женщины. Восемь астронавтов участвовали в своей первой космической миссии.
В ходе исследования ученые измеряли ряд ключевых параметров глаз, включая жесткость склеры, внутриглазное давление и амплитуду глазного пульса. Для измерения жесткости склеры использовалась оптическая когерентная томография с индивидуальным видеомодулем, а внутриглазное давление и амплитуда глазного пульса измерялись с помощью тонометрии.
Результаты анализа показали значительные изменения в глазах астронавтов после длительного пребывания в космосе. Жесткость склеры снизилась в среднем на 33%, внутриглазное давление упало на 11%, а амплитуда глазного пульса уменьшилась на 25%. Кроме того, у некоторых астронавтов наблюдалось уменьшение размера глаз и изменение фокального поля зрения. В отдельных случаях фиксировались отек диска зрительного нерва и складки сетчатки.
Примечательно, что у пяти астронавтов толщина хориоидеи – сосудистой оболочки глаза, питающей сетчатку, – превышала 400 микрометров. При этом не было обнаружено корреляции между толщиной хориоидеи и возрастом, полом или предыдущим опытом космических полетов.
Ученые связывают наблюдаемые изменения с воздействием микрогравитации, которая приводит к перераспределению крови в организме. В условиях невесомости происходит усиленный приток крови к голове и замедление венозного оттока в глазу. Это приводит к расширению хориоидеи, что, в свою очередь, может растягивать коллаген в склере – белковой оболочке глаза.
Предполагается, что именно растяжение склеры вызывает долгосрочные изменения в механических свойствах глаза. Кроме того, пульсации крови в условиях микрогравитации могут создавать эффект «гидравлического удара», механически воздействуя на глаз и вызывая ремоделирование тканей.
Для миссий продолжительностью 6-12 месяцев, подобных тем, что изучались в исследовании, изменения глаз, как правило, не представляют серьезной угрозы. Хотя 80% астронавтов в исследовании сообщили как минимум об одном симптоме, зрение большинства из них вернулось к норме после возвращения на Землю. Корректирующие очки часто оказывались достаточными для управления симптомами во время пребывания на МКС.
Однако долгосрочные последствия воздействия микрогравитации на здоровье глаз остаются неизвестными, особенно для миссий, подобных полету на Марс. В настоящее время не существует профилактических или паллиативных мер для решения проблем со зрением, возникающих при длительных космических полетах.
Исследовательская группа Maisonneuve-Rosemont Hospital продолжает работу и стремится получить больше данных от NASA для дальнейших исследований. Ученые полагают, что изменения механических свойств глаза могут служить биомаркерами для прогнозирования развития SANS. Использование биомаркеров позволит идентифицировать астронавтов, подверженных риску серьезных проблем со зрением, еще до того, как эти проблемы возникнут во время длительных миссий, открывая путь к разработке контрмер и методов защиты зрения в космосе.
Статья «Ocular Biomechanical Responses to Long-Duration Spaceflight» авторства Marissé Masís Solano и соавторов была опубликована в IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology в 2024 году. Информация об исследовании была предоставлена Университетом Монреаля 24 января 2025 года и доступна по адресу: .
