長時間の宇宙飛行は目に悪影響を及ぼす可能性がある

宇宙船の中から星々の輝きを眺めるのは一生に一度の機会かもしれないが、宇宙で長い時間を過ごしていると、地球は目に痛い光景になるかもしれない。

今週の 米国科学アカデミー紀要によると、新しい研究は、長期間の宇宙飛行が宇宙飛行士の視力を損なう可能性があることを示唆している。宇宙飛行関連神経眼症候群（SANS）と呼ばれるこの視覚障害は、脳の血管を取り囲む液体で満たされた空間の容積と関連していることが判明した。この症状により、宇宙飛行士は視界のぼやけや吐き気を経験する可能性がある。

南カリフォルニア大学の神経科学研究者で主執筆者のジュゼッペ・バリサーノ氏は、国際的な科学者チームと提携し、宇宙飛行士の脳が宇宙でどのように変化するかを調査した。

「この研究はおそらく宇宙飛行士を対象とした最大規模の神経画像研究であり、3つの異なる宇宙機関の宇宙飛行士と宇宙飛行士のMRIデータを取り入れた初めての研究です」とバリサーノ氏は言う。

スペースシャトル計画中、宇宙飛行士は一度に数週間宇宙に滞在でき、視力に問題がないまま地球に帰還した。しかし、乗組員が国際宇宙ステーションに搭乗し、より長い期間宇宙で過ごすようになると、視力の変化を報告し始めた。

医師が患者の目を検査したところ、視覚情報を脳に伝える眼球の奥にある神経線維の束である視神経に微細な変化や腫れが見られることがわかった。この腫れは頭痛、吐き気、視界のぼやけを引き起こす可能性がある。

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宇宙からの旅の後には、特発性頭蓋内圧亢進症と呼ばれる病気に似た症状が現れることも知られている。特発性頭蓋内圧亢進症は脳の周囲の圧力が高くなることによって起こる病気で、視覚の変化や頭痛を引き起こすことがある。

これらすべての副作用は宇宙旅行者にとって悪いニュースだ。

宇宙が人間の視覚にどのような変化をもたらしているかをより深く理解するため、研究チームはNASAの宇宙飛行士24人、ロスコスモスの宇宙飛行士13人、およびESAの乗組員数非公表のMRIスキャンを分析した。彼らはISSでの6か月に及ぶ宇宙飛行の前後2週間以内にスキャンを実施した。その後、バリサーノ氏と同僚らは宇宙飛行後の宇宙飛行士と宇宙飛行士の血管周囲腔（人の脳内の血管の周囲の区画）の体液蓄積量を比較した。

地球上では、これらの構造が通常よりも大きい場合、脳の健康状態が悪化している兆候である可能性があります。過去の研究では、血管周囲腔の体液増加と、アルツハイマー病、高血圧、血管性認知症、早期および永久的な脳の変化を反映する軽度の外傷性脳損傷など、多くの疾患や健康状態との関連が指摘されています。研究者らは、宇宙で長期間生活することは、血管周囲腔の体液の総量の増加と密接に関連していると判断しました。

この体液増加の原因を突き止めるにはさらなる研究が必要ですが、宇宙環境での生活によるもう一つの悪影響である可能性が最も高いです。たとえば、無重力状態では、宇宙飛行士の顔は体内の極端な体液移動により膨張することがよくあります。以前の ISS 乗組員の中には、この体験を「頭がむくんで鳥の脚」と表現した人もいます。体液の全体的な移動は、副鼻腔の詰まりや宇宙貧血などの問題につながる可能性がありますが、SANS は特に脳脊髄液を頭部に移動させ、脳と目の構造変化を強います。以前の研究では、微小重力による頭部の圧力上昇と目の形の構造変化との関連も指摘されています。

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研究結果は、人間が長期間の微小重力への曝露に適応できることを示しているが、異なる機関の乗組員の結果はさまざまだった。例えば、体液量の増加は、ロシアの宇宙飛行士よりもNASAの宇宙飛行士の方が顕著だった。彼らは同じ環境を共有し、同じ種類の放射線と微小重力にさらされているため、なぜこのような違いが生じたのかは簡単には説明できないとバリサノ氏は言う。

「考えられる説明の一つは、微小重力対策に関連している可能性があります。これは、NASAの宇宙飛行士とロスコスモスの宇宙飛行士では若干異なります」と彼は言う。

こうした対策には、脳内の体液の再分配に影響を与える高抵抗運動プロトコルが含まれる。ロシアの宇宙飛行士は、下半身陰圧（LBNP）と呼ばれる技術を使用している。宇宙飛行士は、吸盤のような働きをするチャンバーに自分の体を入れ、内部の圧力を下げることで上半身の体液が下半身に戻る。この方法は効果的だが、宇宙での悩みのすべてに効果があるわけではない。

バリサーノ氏は、この研究結果が、どの宇宙飛行士がこの病気にかかるかを予測し、その可能性に事前に備えるために使われることを期待している。

まだ広く理解されているわけではありませんが、SANS は全宇宙飛行士の最大 70% に影響を与える可能性があります。この症状を阻止または進行を遅らせるために、NASA は長期ミッションの前に宇宙飛行士に予防的健康管理措置を提供する努力を続けています。

「宇宙飛行士たちは、宇宙では視力が変化することを知っているので、実際に追加の眼鏡をつけて宇宙に送り出しているのです」とサウスカロライナ医科大学医学部の教授、ドナ・ロバーツ氏は言う。

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これらの「宇宙予測メガネ」は、宇宙飛行士の視覚ニーズに合わせて双眼鏡のように焦点を合わせ直すことができる、完全に調整可能なメガネです。

しかし、眼の問題は、暫定的な解決策があるとしても、最初の惑星間探検隊の妨げになるだけだ。「月面に恒久的な植民地を築き、その後火星に行く計画があるなら、それは良い解決策ではない」とロバーツ氏は言う。

彼らの研究では性別や食事などの特定の生活習慣要因は考慮されていないが、SANS の影響が地球に戻れば消えるかどうかは不明である。追跡が難しいことが主な理由だ。NASA の方針では宇宙飛行士を帰還後数ヶ月経ってから検査することはない、とロバーツ氏は言う。しかし、宇宙が脳にどのような影響を与えるかを理解したいのであれば、人類が宇宙の奥深くへと進む前に、宇宙飛行士のより高度な画像技術を駆使する必要がある。

ロバーツ氏は、「人類を健康で安全、そして幸せに機能させ続けるためには、宇宙での人間の健康状態をよりよく理解する必要がある」と語る。

「火星に行く技術は存在するので、それは問題ではありません」と彼女は言う。「これらすべての中で最も複雑な問題は人体であり、そして何よりも複雑なのは人間の脳です。」