| dbo:abstract
|
- يمكن أن يضر السفر خارج الغلاف الجوي للأرض وخارج المجال المغناطيسي وحقل الجاذبية الأرضي بصحة الإنسان، ومن الضرورة بمكان فهم هذا الضرر من أجل نجاح رحلات الفضاء المأهولة وسلامتها. تعتبر التأثيرات المحتملة على الجهاز العصبي المركزي ذات أهمية خاصة، وستساعد برامج الأبحاث النموذجية الخلوية والحيوية في تحديد المخاطر التي قد يتعرض لها الجهاز العصبي المركزي بسبب الإشعاع الكوني في بعثات الفضاء لمسافات طويلة في المستقبل، وتعزيز تطوير تدابير وقائية لمنعها. تعتبر المخاطر الفورية والمتأخرة المحتملة على الجهاز العصبي المركزي جرّاء التعرض للأشعة الكونية والبروتونات الشمسية مصدر قلق لخطط استكشاف البشر للنظام الشمسي. لا تشكل جرعات الأشعة المؤينة المنخفضة والمعتدلة التي تتراوح بين 0 - 2 غراي (1 غراي = 100 راد) مخاطر حقيقية على الجهاز العصبي المركزي عند البالغين، ومع ذلك، فإن المُكون الأيوني الثقيل للإشعاع الفضائي يمثل تحديات فيزيائية حيوية خاصة على الخلايا والأنسجة مقارنة بالتأثيرات التي تسببها أشكال الإشعاع الأرضية. بدأ الاهتمام بمخاطر الأشعة الكونية بعد فترة وجيزة من اكتشافها، خصوصًا مع ظاهرة الوميض الضوئي لشبكية العين التي أكدها رواد فضاء مشروع أبوللو بين أعوام (1970-1973)، إذ كانت هذه الأشعة قادرة على إحداث عمود من الخلايا التالفة على طول مسار اختراقها عبر الأنسجة، وهو الأمر الذي أثار القلق بشأن الآثار الخطيرة لهذه الأشعة على الجهاز العصبي المركزي. ظهرت مخاوف أخرى مع اكتشاف التفعيل العصبي الناتج عن النوى الثقيلة وتأثيراته المحتملة على الجهاز العصبي المركزي. يُستخدم علم الأوبئة كأساس لتقدير مخاطر الإصابة بالسرطان ومخاطر الإشعاع الحاد وحدوث الساد في عدسة العين، ولكن هذه الطريقة غير قابلة للتطبيق لتقدير مخاطر تأذي الجهاز العصبي المركزي من الأشعة الكونية. تُسبب الجرعات التي تزيد عن أكثر من غراي واحد تغيرات ضارة في الجهاز العصبي المركزي عند المصابين بالسرطان الذين يُعالجون بالأشعة مثل أشعة غاما والبروتونات. تساوي جرعات العلاج النموذجية 50 سنتيغراي، وهي أعلى بكثير من جرعات الأشعة التي يتعرض لها رواد الفضاء، وبالتالي فإننا نعتمد لتقييم مخاطر الإشعاع الكوني وتأثيراته الأربعة المحتملة (السرطان، والجهاز العصبي المركزي، وأمراض الشيخوخة، ومتلازمات الإشعاع الحادة) على التجارب المجراة على الحيوانات، خصوصًا عند دراسة التأثيرات المحتملة على الجهاز العصبي المركزي. ما زال فهم هذه التأثيرات والتخفيف من حدتها يتطلب برنامجًا بحثيًا واسع النطاق يعتمد على المعلومات الأساسية التي حصلنا عليها من النماذج الخلوية والحيوانية، وعلى تطوير أساليب استقراء المخاطر والفوائد المحتملة للتدابير المضادة التي يمكن استخدامها لحماية رواد الفضاء. قدم العديد من الدراسات التجريبية التي استخدمت حزمًا أيونيةَ ثقيلةَ تحاكي الإشعاع الكوني أدلةً مؤكدة على مخاطر هذا الإشعاع على الجهاز العصبي المركزي. إن التعرض للنوى الثقيلة بجرعات منخفضة أقل من 50 سنتيغراي يحرض على العجز المعرفي العصبي، ويؤثر على القدرات الفكرية مثل التعلم والتغيرات السلوكية وردود الفعل عند الفئران، في حين أن التعرض لجرعات متساوية أو أعلى من أشعة غاما أو الأشعة السينية لا تسبب تأثيرات مماثلة. يعتمد مستوى الضرر الحاصل بعد التعرض للنوى الثقيلة على الخصائص الفيزيائية لهذه النوى وعمر الحيوان عند التعرض، وقد تبيّن أن هناك عجزًا في الأداء المعرفي يحدث عند التعرض لجرعات أشعة كونية تشبه تلك التي من المتوقع التعرض لها في مهمة المريخ (أقل من نصف غراي). يتشابه العجز المعرفي العصبي الناتج عن هذه الأشعة مع ذلك الحاصل في الجهاز العصبي الدوباميني مع تقدم السن، ويبدو أن الخلل الناتج عن الإشعاع الكوني فريد من نوعه. يؤدي التعرض للنوى الثقيلة لتعطيل التفعيل العصبي لدى الفئران بجرعات منخفضة أقل من 1 غراي، ما يُظهر انخفاضًا كبيرًا في عدد الخلايا العصبية الجديدة والخلايا الدبقية الداعمة في التلفيف المسنن في الدماغ، تنشأ كذلك أنواع من جذور الأكسجين الحرة في الخلايا العصبية السليفة بعد التعرض للنوى الثقيلة والبروتونات بجرعة منخفضة، ويمكن أن يستمر ذلك لعدة أشهر. يمكن لمضادات الأكسدة والعوامل المضادة للالتهاب أن تقلل من هذه الأذيات. تحدث أذية التهابية عصبية في الجهاز العصبي المركزي بعد التعرض للنوى الثقيلة والبروتونات، وبالإضافة إلى ذلك، تزيد التغيرات الجينية المرتبطة بالعمر حساسيةَ الجهاز العصبي المركزي للإشعاع. (ar)
- Travel outside the Earth's protective atmosphere, magnetosphere, and gravitational field can harm human health, and understanding such harm is essential for successful manned spaceflight. Potential effects on the central nervous system (CNS) are particularly important. A vigorous ground-based cellular and animal model research program will help quantify the risk to the CNS from space radiation exposure on future long distance space missions and promote the development of optimized countermeasures. Possible acute and late risks to the CNS from galactic cosmic rays (GCRs) and solar proton events (SPEs) are a documented concern for human exploration of the Solar System. In the past, the risks to the CNS of adults who were exposed to low to moderate doses of ionizing radiation (0 to 2 Gy (Gray) (Gy = 100 rad)) have not been a major consideration. However, the heavy ion component of space radiation presents distinct biophysical challenges to cells and tissues as compared to the physical challenges that are presented by terrestrial forms of radiation. Soon after the discovery of cosmic rays, the concern for CNS risks originated with the prediction of the light flash phenomenon from single HZE nuclei traversals of the retina; this phenomenon was confirmed by the Apollo astronauts in 1970 and 1973. HZE nuclei are capable of producing a column of heavily damaged cells, or a , along their path through tissues, thereby raising concern over serious impacts on the CNS. In recent years, other concerns have arisen with the discovery of neurogenesis and its impact by HZE nuclei, which have been observed in experimental models of the CNS. Human epidemiology is used as a basis for risk estimation for cancer, acute radiation risks, and cataracts. This approach is not viable for estimating CNS risks from space radiation, however. At doses above a few Gy, detrimental CNS changes occur in humans who are treated with radiation (e.g., gamma rays and protons) for cancer. Treatment doses of 50 Gy are typical, which is well above the exposures in space even if a large SPE were to occur. Thus, of the four categories of space radiation risks (cancer, CNS, degenerative, and acute radiation syndromes), the CNS risk relies most extensively on experimental data with animals for its evidence base. Understanding and mitigating CNS risks requires a vigorous research program that will draw on the basic understanding that is gained from cellular and animal models, and on the development of approaches to extrapolate risks and the potential benefits of countermeasures for astronauts. Several experimental studies, which use heavy ion beams simulating space radiation, provide constructive evidence of the CNS risks from space radiation. First, exposure to HZE nuclei at low doses (<50 cGy) significantly induces neurocognitive deficits, such as learning and behavioral changes as well as operant reactions in the mouse and rat. Exposures to equal or higher doses of low-LET radiation (e.g., gamma or X rays) do not show similar effects. The threshold of performance deficit following exposure to HZE nuclei depends on both the physical characteristics of the particles, such as linear energy transfer (LET), and the animal age at exposure. A performance deficit has been shown to occur at doses that are similar to the ones that will occur on a Mars mission (<0.5 Gy). The neurocognitive deficits with the dopaminergic nervous system are similar to aging and appear to be unique to space radiation. Second, exposure to HZE disrupts neurogenesis in mice at low doses (<1 Gy), showing a significant dose-related reduction of new neurons and oligodendrocytes in the subgranular zone (SGZ) of the hippocampal dentate gyrus. Third, reactive oxygen species (ROS) in neuronal precursor cells arise following exposure to HZE nuclei and protons at low dose, and can persist for several months. Antioxidants and anti-inflammatory agents can possibly reduce these changes. Fourth, neuroinflammation arises from the CNS following exposure to HZE nuclei and protons. In addition, age-related genetic changes increase the sensitivity of the CNS to radiation. Research with animal models that are irradiated with HZE nuclei has shown that important changes to the CNS occur with the dose levels that are of concern to NASA. However, the significance of these results on the morbidity to astronauts has not been elucidated. One model of late tissue effects suggests that significant effects will occur at lower doses, but with increased latency. It is to be noted that the studies that have been conducted to date have been carried out with relatively small numbers of animals (<10 per dose group); therefore, testing of dose threshold effects at lower doses (< 0.5 Gy) has not been carried out sufficiently at this time. As the problem of extrapolating space radiation effects in animals to humans will be a challenge for space radiation research, such research could become limited by the population size that is used in animal studies. Furthermore, the role of dose protraction has not been studied to date. An approach to extrapolate existing observations to possible cognitive changes, performance degradation, or late CNS effects in astronauts has not been discovered. New approaches in systems biology offer an exciting tool to tackle this challenge. Recently, eight gaps were identified for projecting CNS risks. Research on new approaches to risk assessment may be needed to provide the necessary data and knowledge to develop risk projection models of the CNS from space radiation. Acute and late radiation damage to the central nervous system (CNS) may lead to changes in motor function and behavior or neurological disorders. Radiation and synergistic effects of radiation with other space flight factors may affect neural tissues, which in turn may lead to changes in function or behavior. Data specific to the spaceflight environment must be compiled to quantify the magnitude of this risk. If this is identified as a risk of high enough magnitude then appropriate protection strategies should be employed. — Human Research Program Requirements Document, HRP-47052, Rev. C, dated Jan 2009. (en)
|
| rdfs:comment
|
- يمكن أن يضر السفر خارج الغلاف الجوي للأرض وخارج المجال المغناطيسي وحقل الجاذبية الأرضي بصحة الإنسان، ومن الضرورة بمكان فهم هذا الضرر من أجل نجاح رحلات الفضاء المأهولة وسلامتها. تعتبر التأثيرات المحتملة على الجهاز العصبي المركزي ذات أهمية خاصة، وستساعد برامج الأبحاث النموذجية الخلوية والحيوية في تحديد المخاطر التي قد يتعرض لها الجهاز العصبي المركزي بسبب الإشعاع الكوني في بعثات الفضاء لمسافات طويلة في المستقبل، وتعزيز تطوير تدابير وقائية لمنعها. (ar)
- Travel outside the Earth's protective atmosphere, magnetosphere, and gravitational field can harm human health, and understanding such harm is essential for successful manned spaceflight. Potential effects on the central nervous system (CNS) are particularly important. A vigorous ground-based cellular and animal model research program will help quantify the risk to the CNS from space radiation exposure on future long distance space missions and promote the development of optimized countermeasures. — Human Research Program Requirements Document, HRP-47052, Rev. C, dated Jan 2009. (en)
|
