Rencana Mars NASA rumit oleh masalah mata selama lampu luar angkasa panjang

Artikel ini adalah bagian dari Pandangan Alam: Visisuplemen independen editorial yang diproduksi dengan dukungan keuangan dari Astellas Pharma. Tentang konten ini.

Dalam 15 tahun ke depan, NASA berharap untuk meluncurkan misi ke Mars. Tapi perjalanan panjang menimbulkan tantangan – tidak terkecuali dari penyakit misterius yang mengubah penglihatan astronot. Menghabiskan periode panjang dalam mikro ruang dapat menyebabkan perubahan pada mata, termasuk pembengkakan di wilayah di mana saraf optik meluas ke otak; perataan bagian belakang organ bundar yang biasanya; kerutan yang muncul di belakang retina; dan bergeser dalam indeks bias yang mengubah bagaimana mata berfokus. Bersama-sama, perubahan-perubahan ini telah dijuluki sindrom neuro-okular terkait spaceflight (SANS). Meskipun lebih dari satu dekade penelitian, para peneliti masih tidak tahu persis apa yang menyebabkannya, siapa yang berisiko tertinggi atau bagaimana mencegah atau mengobatinya.

Tyson Brunstetter, seorang ahli kacamata dirgantara di Johnson Space Center di Houston, Texas, melayani di Angkatan Laut AS ketika dia membaca laporan pertama tentang sindrom, pada 2011. Dia menemukan kondisi yang menarik, tetapi tidak menganggapnya sebagai hambatan utama bagi Spaceflight. “Saya berkata, ‘Ini NASA. Mereka akan mengetahuinya dalam enam bulan ‘. Namun di sinilah saya, bagian dari tim yang mencoba mencari tahu apa yang sebenarnya terjadi. ”

Tentang mendukung jurnalisme sains

Jika Anda menikmati artikel ini, pertimbangkan untuk mendukung jurnalisme pemenang penghargaan kami berlangganan. Dengan membeli langganan, Anda membantu memastikan masa depan cerita -cerita yang berdampak tentang penemuan dan ide -ide yang membentuk dunia kita saat ini.

NASA mempertimbangkan tanpa salah satu ‘risiko merah’ untuk misi Mars, karena potensi keparahannya dan jumlah astronot yang dapat diekspos. Risiko prioritas tinggi lainnya termasuk paparan radiasi, perubahan kesehatan mental dan kesulitan mempertahankan nutrisi yang memadai.

Meskipun beberapa perubahan telah terdeteksi di mata astronot setelah sedikitnya sepuluh hari di ruang angkasa, dokter berpikir bahwa risikonya meningkat karena lebih banyak waktu yang dihabiskan dalam gayaberat mikro. Sejauh ini, Sans telah menjadi masalah sebagian besar bagi orang yang melakukan tugas enam bulan di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Perjalanan yang jauh lebih lama ke Mars – kira -kira sembilan bulan di setiap arah – dapat menyebabkan kerusakan yang mengganggu kemampuan astronot untuk melihat apa yang mereka lakukan, mungkin secara permanen.

Tidak semua orang yang pergi ke luar angkasa mengembangkan sans. Sekitar dua pertiga astronot pada misi panjang terhadap perubahan pengalaman ISS dalam ketajaman visual, terutama untuk visi close-up. Hanya sekitar seperlima dari kasus-kasus seperti itu yang dianggap cukup serius untuk mendapatkan penunjukan SAN. Perubahan yang dapat dideteksi selama pemeriksaan, seperti titik buta yang diperbesar dan retina yang menebal karena pembengkakan di mana saraf optik bergabung dengan retina (dikenal sebagai edema optik-disc), tidak mungkin diperhatikan oleh orang yang terkena dampak.

Sebagian besar perubahan yang terkait dengan sindrom tampaknya sembuh setelah kembali ke Bumi. Bahkan kasus pembengkakan yang paling parah setelah sekitar 12 bulan lalu dalam gravitasi normal, kata Brunstetter. Dan meskipun eyeball floattening dan refractive-index shift mungkin permanen, perubahan ini dapat diimbangi dengan lensa resep. Faktanya, NASA memasok astronot dengan apa yang disebutnya kacamata wajar ruang angkasa dengan berbagai kekuatan jika penglihatan mereka bergeser selama misi. “Tidak ada yang mengalami kehilangan penglihatan permanen karena SAN,” kata Brunstetter.

Kekhawatirannya, bagaimanapun, adalah bahwa misi yang lebih panjang mungkin memperburuk masalah. Jika edema optik-disc berlanjut cukup lama, buta yang diperbesar mungkin mulai mengganggu penglihatan, kata Brunstetter. Kerutan, yang dikenal sebagai lipatan koroid, juga bisa menjadi lebih dari masalah. Ini cenderung bertahan setelah astronot pulang. Sejauh ini, kata Brunstetter, lipatan tidak mempengaruhi penglihatan siapa pun, mungkin karena mereka belum terjadi di bagian mata di mana mereka dapat menyebabkan masalah. Tetapi lebih lama tetap di ruang angkasa dapat meningkatkan jumlah lipatan, dan karenanya berpotensi mendistorsi penglihatan dengan cara yang sama seperti film kamera yang kusut melengkungkan foto yang dihasilkan. “Masalah dengan itu adalah Anda tidak bisa hanya memperbaikinya dengan mengenakan kacamata yang berbeda,” katanya.

Datang ke kepala

Tersangka utama untuk penyebab SAN adalah pergeseran cairan yang terjadi dalam gayaberat mikro. Di bumi, gravitasi menarik darah dan cairan serebrospinal ke arah tanah, sementara jantung dan otot -otot lainnya mendorong mereka ke seluruh tubuh. Tanpa gravitasi, lebih banyak cairan dari biasanya mengumpulkan di kepala.

Ketika mereka pertama kali menggambarkan sindrom pada tahun 2011, para ilmuwan NASA berpikir bahwa itu mungkin disebabkan oleh peningkatan tekanan di kepala dari kelebihan cairan. Tapi ini tidak akan menjelaskan mengapa masalah menjadi signifikan secara klinis hanya di beberapa astronot. “Jika ini sesederhana Anda masuk ke penerbangan dan cairan ada di kepala Anda, itu akan terjadi pada semua orang,” kata Scott Smith, ahli gizi di Johnson Space Center yang mempelajari sans. Tampaknya juga tekanan di kepala tidak menjadi cukup tinggi untuk membawa perubahan ini – setidaknya, bukan dengan sendirinya.

“Jika kita salah, yang telah Anda lakukan adalah memberi orang vitamin dan membuat kencingnya kuning.” —Scott Smith, ahli gizi

Brunstetter berpikir ada kemungkinan bahwa peningkatan tekanan yang ringan dapat menyebabkan masalah jika dipertahankan dalam waktu yang cukup lama. Pergeseran cairan memang menyebabkan pembuluh darah di kepala membengkak, yang mungkin mempengaruhi suplai darah ke bagian belakang mata, katanya. Kemungkinan lain adalah bahwa ia mengubah aktivitas metabolisme dalam sel, seperti dengan mengganggu pertukaran natrium, menunjukkan Joshua Ong, dokter mata di University of Michigan di Ann Arbor yang berspesialisasi dalam kedokteran luar angkasa. Ann Tsung, seorang ahli bedah penerbangan NASA, saat ini mencari persetujuan untuk menguji apakah agonis GLP-1-obat-obatan yang telah mendapatkan perhatian luas dengan nama-nama seperti ozemic dan Mounjaro sebagai perawatan untuk diabetes dan obesitas-dapat mengobati Sans dengan menurunkan tekanan intrakranial.

Penyebaran potensial lainnya adalah karbon dioksida, kadar tinggi yang meningkatkan aliran darah di otak dan selanjutnya dapat meningkatkan tekanan. Tingkat CO2 umumnya lebih tinggi di ISS daripada di Bumi, dan itu bisa lebih tinggi di kompartemen tidur. Studi di Bumi di mana sukarelawan terletak dengan kepala mereka miring selama sebulan atau lebih untuk mensimulasikan gayaberat mikro telah menunjukkan bahwa kadar CO2 yang tinggi meningkatkan tanda -tanda SAN. Namun, laju SAN belum turun karena insinyur menjadi lebih baik dalam menggosok CO2 dari udara ISS.

Smith mencurigai bahwa Sans melibatkan interaksi CO2, defisiensi vitamin dan genetika. Dia dan timnya menemukan bahwa astronot yang mengembangkan SAN memiliki kadar asam amino yang lebih tinggi yang dikenal sebagai homocysteine ​​daripada mereka yang menghindari sindrom. Tingkat tinggi asam amino ini diketahui meningkatkan risiko penyakit arteri koroner dan gumpalan darah, dan dapat dihasilkan dari diet kekurangan asam folat atau vitamin B12. Homocysteine ​​juga terlibat dalam fungsi sel hidup yang dikenal sebagai jalur satu karbon, dan penelitian lebih lanjut mengungkapkan perbedaan dalam gen yang terkait dengan fungsi metabolisme ini antara kedua kelompok astronot. Empat ‘alel risiko’ diidentifikasi; Astronot dengan setidaknya tiga dari mereka melihat ketebalan retina mereka berubah lebih dari mereka yang hanya memiliki satu atau dua alel. “Apa yang kami pikir terjadi adalah bahwa genetika mereka menyebabkan mereka memiliki persyaratan yang lebih tinggi untuk vitamin ini, menjadikannya apa yang kita sebut secara fungsional kurang,” kata Smith.

Bukti lebih lanjut untuk ide ini datang milik beberapa catatan lama. Smith dan timnya menemukan bahwa beberapa tahun yang lalu, seorang astronot yang telah mengembangkan beberapa tanda -tanda paling substansial dari Sans yang pernah dilaporkan telah dirawat oleh ahli bedah penerbangan NASA dengan vitamin – sebuah ide yang mereka dapatkan dari pekerjaan tim Smith. Penebalan retina astronot menurun setelah perawatan. Ketika Smith kemudian memeriksa gennya, dia mendapati dia memiliki keempat alel risiko.

Itu bukan bukti konklusif, kata Smith. “Ini adalah studi kasus. Anda tidak dapat membuktikan apa pun. Tapi itu pasti menarik. ” Secara kebetulan, kadar CO2 di stasiun juga menurun selama waktu astronot di sana. Namun, peristiwa -peristiwa ini menyebabkan studi prospektif di mana 16 astronot selama beberapa misi akan diberikan vitamin untuk melihat apakah itu mempengaruhi kemungkinan pengembangan SAN. “Jika kita salah, yang telah Anda lakukan hanyalah memberi orang vitamin dan membuat kencingnya kuning,” kata Smith. Tetapi jika mereka benar, katanya, mereka akan pergi untuk mengurangi salah satu risiko merah NASA.

Menentang gayaberat mikro

Langkah -langkah untuk mencegah SAN mungkin mengambil bentuk yang lebih mekanis, dengan para peneliti mencoba untuk menangkal efek gayaberat mikro pada tubuh. Badan Antariksa Rusia memiliki perangkat di atas ISS yang disebut setelan chibis, yang mengelilingi tubuh bagian bawah dan menggunakan ruang hampa untuk menarik beberapa cairan kembali ke kaki. Tetapi peralatannya besar, dan waktu yang dihabiskan orang di dalam harus disesuaikan dengan fisiologi mereka. Astronot mungkin juga memakai manset paha yang venokonstriktif, yang bertindak seperti tourniquet longgar, mencegah darah di pembuluh darah mengalir keluar dari kaki terlalu cepat tanpa mengganggu aliran darah arteri. Semua penanggulangan ini memerlukan pengujian lebih lanjut.

Gerobol dapat menyebabkan masalah lain bagi astronot selain SAN, termasuk hilangnya massa otot dan kepadatan tulang. Pendekatan yang lebih komprehensif yang dapat melindungi terhadap masalah -masalah ini juga mungkin untuk memberikan gravitasi buatan, kata Ethan Waisberg, seorang dokter di University of Cambridge, Inggris. Konsep ini akrab dalam fiksi ilmiah, terutama dalam film 1968 2001: A Space Odysseydi mana para astronot di kapal menuju Jupiter joging di dalam sentrifuge yang diciptakan oleh tempat tinggal mereka yang berputar untuk menjaga otot -otot mereka dalam bentuk. “Dengan mensimulasikan gaya gravitasi Bumi,” kata Waisberg, “kita dapat mengembalikan distribusi cairan normal di astronot kita.”

Membangun centrifuge menjadi pesawat ruang angkasa, atau memutar seluruh kerajinan, menghadirkan tantangan rekayasa. Semakin kecil keliling centrifuge, semakin cepat harus berputar untuk meniru gravitasi Bumi, dan pemintalan cepat dapat menyebabkan vertigo di para astronot. Namun, centrifuge yang besar akan menambah berat, biaya, dan kompleksitas pesawat ruang angkasa. Waisberg mengatakan bahwa alternatif yang lebih kecil dan kurang rumit mungkin merupakan centrifuge bertenaga manusia, di mana astronot menjajakan sepeda di sekitar roda, seperti hamster yang berolahraga di dalam kandang.

Terlepas dari kesulitan dalam menemukan penyebab dan perawatan untuk SAN, Smith mengatakan bahwa para peneliti akan terus berburu jawaban. “Ada banyak orang di luar sana dengan ide -ide,” katanya. “Jika ini sederhana, seseorang akan mengetahuinya sekarang.”