NASA は2030年代までに火星に人類を送り込むことを公約しています。 これは、典型的な往復の旅が3カ月から6カ月で、クルーは惑星の配置によって帰路につくまでに、赤い惑星に最長2年間滞在することが予想されることを考えると、野心的な目標です。 つまり、宇宙飛行士は約3年間、微小重力下で生活しなければならないのです。これは、ロシアの宇宙飛行士ヴァレリー・ポリアコフが持つ、438日間の連続宇宙滞在の記録をはるかに超えるものです。
宇宙旅行の初期には、科学者たちは、人類を月に着陸させるために、地球の引力からロケットを飛び立たせるために、重力の力を克服する方法を見つけるのに懸命に努力しました。 現在も重力は科学の最重要課題ですが、今回は、重力の減少が宇宙飛行士の健康、特に脳にどのような影響を与えるかについて、より関心が高まっています。
では、人間の脳は微小重力にどのように対処しているのでしょうか。 一言で言えば、「下手」です。ただし、これに関する情報は限られています。 宇宙飛行士が無重力状態で顔が赤くなったり膨らんだりするのは、「チャーリー・ブラウン効果」あるいは「頭重感症候群」として親しまれている現象ですから、これは驚くべきことです。 これは、血液（細胞や血漿）と脳脊髄液を主成分とする液体が頭部に移動するためで、顔が丸く膨らみ、足が細くなるのです。
こうした体液の移動は、宇宙酔いや頭痛、吐き気などとも関連する。 また、最近では、血流が増加し、脳が頭蓋骨の中で上方に浮き上がるため、圧力がかかって視界がぼやけるという、視覚障害および頭蓋内圧症候群と呼ばれる状態にも関連しています。 NASAは、この症候群を火星へのミッションにおける最大の健康リスクと考えていますが、その原因や、さらに難しい問題である予防方法を解明することは、まだ謎のままです。
それで、私の研究はどこに当てはまるのでしょうか？ 一酸化窒素（通常は血液中に浮遊している目に見えない分子）が血流中に蓄積されるため、脳のある部分には過剰な血液が供給されてしまうのだと思います。 そうすると、脳に血液を供給している動脈が弛緩して、開きすぎてしまうのです。 このように血流が絶え間なく増加する結果、脳の「ショックアブソーバー」である血液脳関門が圧迫されることがあります。 その結果、水分が徐々に蓄積され（水腫と呼ばれる状態）、脳の腫れと圧力の上昇を引き起こし、排水能力の限界によりさらに悪化する可能性があります。
川が氾濫しているようなものだと考えてください。 その結果、脳の一部に十分な酸素が十分に行き渡らなくなるのです。 これは大きな問題で、なぜ視界がぼやけるのか、また、宇宙飛行士の認知的敏捷性（思考、集中、推理、移動の方法）など、他のスキルにも影響を及ぼす可能性があります。 しかし、NASAに月旅行を依頼するのではなく、「ゲロ彗星」と呼ばれる特殊な飛行機で無重力状態を再現し、地球の重力に縛られないようにしたのです。
この飛行機は、上昇してから空中を急降下する「放物線」を1回の飛行で最大30回行い、無重力感覚を疑似体験する。 たった30秒の飛行ですが、正直言って、とても病みつきになり、本当に顔がパンパンになりますよ。
すべての機材をしっかりと固定し、4日間毎日1回のフライトをした8人のボランティアから、計測を行いました。 携帯型のドップラー超音波を使って、脳につながるさまざまな動脈の血流を測定しました。 また、前腕静脈から採取した血液サンプルの一酸化窒素濃度を測定し、さらにフリーラジカルや脳特異的タンパク質（脳の構造的損傷を反映する）など、目に見えない分子も測定した結果、血液脳関門が強制的に開かれたかどうかを知ることができました。
私たちの最初の発見は、私たちが予想したことを確認するものでした。 一酸化窒素のレベルは、無重力状態を繰り返すと上昇し、これは血流の増加、特に脳の後部に供給する動脈を通じた血流の増加と一致した。 このため、血液脳関門が開かれることになったが、脳の構造的な損傷は見られなかった。
私たちは現在、これらの研究に続いて、磁気共鳴などの画像技術を使用して、脳内の血液や体液の移動をより詳細に評価し、私たちの発見を確認しようと考えています。 また、下半身を陰圧にして脳から血液を吸い上げるゴム製の吸引ズボンや、一酸化窒素の増加を抑制する薬物などの対策が有効かどうかも検討する予定です。 しかし、これらの発見は、宇宙旅行を改善するだけではありません。運動という「重力」がなぜ脳に良い薬となるのか、また、運動がどのように後世の認知症や脳卒中を予防するのかについて、貴重な情報を提供してくれるのです
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