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Le radiazioni cosmiche pericolose per la missione su Marte

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Le radiazioni cosmiche pericolose per la missione su Marte

La missione Marte si tradurrà in un’esposizione inevitabile alle radiazioni cosmiche che hanno dimostrato di causare disturbi cognitivi in modelli di roditori, e possibilmente lo stesso provocheranno in astronauti impegnati in viaggi nello spazio profondo.  Di particolare interesse è il rischio di esposizione alle radiazioni cosmiche, che sono tali da compromettere il processo decisionale critico durante le normali operazioni o in condizioni di emergenza nello spazio profondo.                                                I roditori esposti a radiazioni cosmiche mostrano disturbi persistenti dell’ippocampo e diminuzioni di prestazioni corticali, basali, utilizzando sei compiti, comportamentali indipendenti, somministrati tra coorti separate, sino a 12 e 24 settimane dopo l’irradiazione.Le menomazioni indotte da radiazioni spaziali influiscono sulla memoria episodica e il riconoscimento temporalmente coincidente con deficit nella funzione esecutiva e aliquote ridotte di paura di estinzione e ansia elevata.                           L’irradiazione ha causato una rilevante riduzione della complessità dendritica, densità delle spine e alterata la morfologia della colonna vertebrale lungo la zona prefrontale mediale, quindi dei neuroni corticali noti per mediare la neurotrasmissione, una volta interrogati dai nostri compiti comportamentali.

Le aree cognitive del cervello

Le aree cognitive del cervello

La radiazione cosmica ha anche perturbato l’integrità sinaptica e determinato una maggiore neuro infiammazione che persisteva più di 6 mesi, dopo l’esposizione. I deficit comportamentali per i singoli animali sono correlati, in modo significativo, alla ridotta densità delle spine e una maggiore punta sinaptica, fornendo misure quantitative di rischio per lo sviluppo del decadimento cognitivo. Questi dati forniscono altre prove che i viaggi nello spazio profondo rappresentano una vera e unica minaccia per l’integrità dei circuiti neurali nel cervello.

L’esplorazione dello spazio presenta innumerevoli sfide per l’ingegnosità del genere umano. Sono distanze vaste quelle che separano il nostro pianeta da quelli all’interno e al di là del nostro sistema solare e vi è la necessità di altri progressi in ingegneria, per ridurre al minimo il tempo di viaggi nello spazio profondo, che possono influire nella biologia degli astronauti, tutta tesa a migliorare il maggior numero di effetti negativi possibili, a seguito di un prolungato viaggio spaziale. Mentre molte minacce per il successo di tali missioni extraterrestri sono state popolari nelle industrie dei media e dell’intrattenimento, un settore che non ha ricevuto tanta attenzione è quello chiamato a valutare i rischi per la salute umana, connessi con l’esposizione alle radiazioni cosmiche.                                                                                                                                   La NASA prevede che per una missione su Marte, gli astronauti saranno inevitabilmente esposti a bassi flussi di nuclei altamente energetici e completamente ionizzati che definiscono lo spettro dei raggi cosmici galattici (GCR) 1,2,3. Le particelle cariche che rappresentano il GCR sono una componente della radiazione cosmica, deviata dalla superficie della Terra, solo grazie alla sua magnetosfera

La magnetosfera terrestre

La magnetosfera terrestre

protettiva. A causa della loro alta energia, più specie di particelle cariche possono penetrare lo scafo di una nave spaziale e nei tessuti del corpo, depositando una scia di ionizzazioni dense lungo le traiettorie di queste particelle. Nel corpo, gli eventi di ionizzazione risultanti da queste interazioni danneggiano vari bersagli molecolari critici, producendo lesioni complesse che compromettono i processi di riparazione cellulare e protraggono il recupero dei tessuti irradiati. Il recupero da un infortunio da radiazione cosmica è ulteriormente condizionato da ionizzazioni secondarie, causate dai raggi delta che sono emanate dalle tracce delle particelle elementari, aumentando considerevolmente la gamma e la quantità di danno cellulare, sino a livello 4,5.

La NASA e le agenzie spaziali internazionali hanno riconosciuto i potenziali problemi di salute associati con esposizione a livello 6 di radiazione cosmica, e sulla base di recenti evidenze derivate da modelli su roditori, si ha oggi una maggiore consapevolezza delle potenziali complicazioni neuro cognitive che possono compromettere le attività critiche della missione o a lungo termine, la salute cognitiva. Nonostante la nostra lunga conoscenza che i pazienti sottoposti a radioterapia cranica per il controllo dei tumori cerebrali sviluppano una grave e progressiva deficienza cognitiva, le dosi totali e tipi di radiazioni utilizzati in clinica differiscono notevolmente da quelli incontrate nello spazio.                                                                             Prove convincenti ora hanno dimostrato gli effetti negativi delle influenze spaziali rilevanti di particelle cariche in cognizioni segnalate come 7,10,11,12,13,14,15, e questi studi, hanno collegato diminuzioni comportamentali funzionali, dovuti all’erosione della struttura neuronale e dell’integrità sinaptica in regioni specifiche del cervello.      È importante sottolineare che questi cambiamenti sono stati trovati a persistere 6 settimane dopo l’esposizione acuta dei roditori a particelle cariche, e ha mostrato poco o nessun segnale di ripresa, la rigenerazione o la riparazione.                                        Estendendo questi studi a più lungo termine si dimostra in modo convincente che dosi molto basse di particelle cariche possono compromettere le prestazioni cognitive non solo per 12, ma sino a 24 settimane dopo l’esposizione acuta, effetti che sono associati alla riduzione delle complessità dendritiche, cambiamenti nei livelli di proteine sinaptiche e l’innalzamento della neuro infiammazione.