Воздействие радиационных факторов на поведение лабораторных животных – в ОИЯИ обсудили проблемы космической радиобиологии


https://www.youtube.com/jinrtv

В Дубне регулярно собираются ученые, от исследований которых во многом, если не в первую очередь, зависит решение — отправлять или не отправлять людей в дальний космос. Это специалисты, связанные с космической радиобиологией. Современные проблемы космической  радиобиологии и  астробиологии в очередной раз обсудили ученые на Международной конференции в  Объединенном институте ядерных исследований.

Евгений Красавин, член-корреспондент РАН, директор Лаборатории радиационной биологии ОИЯИ: «Объединенный институт позволяет нам проводить уникальные исследования, используя пучки  ускорителей, которые работают в ОИЯИ. По сути, эта уникальность и собирает заинтересованных специалистов для того, чтобы  поделиться мнениями,  успехами в области космической  радиобиологии.  Это обеспечение радиационной безопасности при полетах в дальний космос – это Луна, это другие планеты, это астероиды.  Человечество, несмотря ни на какие сложности, будет осваивать дальний космос.  В ближайшее время  Луна будет тем объектом, где появятся долговременные космические станции, и человечество будет осваивать нашу ближайшую соседку. Без тех исследований, которые мы проводим, это сделать будет весьма затруднительно, а может быть даже невозможно».

Прошли те времена, когда собаки были первопроходцами в космосе. Белка и Стрелка, в 1960 году, совершив космический полёт на корабле «Спутник-5», успешно вернулись на Землю. Теперь на Луну и на Марс  планируют лететь люди, но животные по-прежнему —  на переднем крае исследований воздействия излучения на живые  организмы. Как  в советские времена, так и сейчас изучение действия космической радиации на организм животных в первую очередь проходит  в Институте медико-биологических проблем в Москве, который был создан по инициативе  Сергея Королева и  Норайра Сисакяна  в те годы, когда в СССР  началась космическая эра и рождалась космическая радиобиология.

В начале 60-х начались исследования в Дубне — проводилось облучение биологических объектов на синхроциклотроне — это крысы, мыши, собаки и даже обезьяны. При подготовке первых животных и  человека в космос не было ясности в том, как будут вести  себя живые организмы в условиях  многокомпонентного  радиационного воздействия.

Сегодня исследования в этом направлении продолжаются. Ведется оценка воздействия разных доз  протонного и  других видов излучения на  организм экспериментальных животных. Ускорители, где проводится облучение ионами углерода, криптона, находятся в Протвино и в Дубне. Так что  многие эксперименты начинаются в Объединенном институте ядерных исследований.

Андрей Штемберг,  начальник отдела  космической радиобиологии и фармакологии Института медико-биологических проблем: «Что касается углерода – в Протвино мы облучали. Криптоном – здесь. Что касается длительности — она небольшая, доза набирается в течение нескольких минут — и в Протвино, и здесь, на нуклотроне. Получились очень любопытные данные. Прежде всего, был эксперимент в Протвино –   с комбинированным воздействием. Это вообще уникальный эксперимент, потому что никто в мире никогда такого не делал.  Получили парадоксальный эффект — у обезьяны, причем у той, которая  подверглась  трем видам облучения (в спешке  мы перепутали, и обезьяну, которая была в комбинированном эксперименте, еще и криптоном облучили),  когнитивные функции только улучшились  — в результате трех видов облучения. Это вещь удивительная, хотя и не новая.  На самом деле этот эффект был обнаружен еще в 50-е годы американцами. Сейчас довольно интенсивные ведутся исследования по воздействию тяжелых ионов на нейробиологические все эти дела. Но данные очень неоднозначные. Видимо, все зависит от того, по каким  структурам ударит частица — от очень тревожащих данных, полученных  американцами (они в основном с железом 56 работают) — там нарушения очень серьезные, до тех, которые ничего особенного   не выявляют. Потому тут еще непаханое поле — надо исследовать и исследовать».

Игорь Кошлань, ученый секретарь Лаборатории радиационной биологии ОИЯИ: «В докладах рассматривались поведенческие функции животных — как мелких лабораторных животных – это крысы и мыши, так и крупных  — приматов. Первый доклад, который задавал лейтмотив конференции, сделал  Андрей Сергеевич  Штемберг, представитель Института медико-биологических проблем. Он обратил внимание на то, что при постановке любых экспериментов надо учитывать  очень многие факторы.  В его докладе  представлены первые  данные, которые были получены после облучения приматов ксеноном на нуклотроне.  Данные пока предварительные, но весьма интересные».

Андрей Штемберг,  начальник отдела  космической радиобиологии и фармакологии Института медико-биологических проблем: «Это компьютеризированная методика, где предлагается 18 игровых задач возрастающей сложности, которые моделируют   основные базовые элементы операторской деятельности –  задачи слежения, совмещения чего-то, задачи выбора. Там обезьяна  орудует джойстиком, ей нужно совместить курсор, дальше все это усложняется. Мы смотрим два показателя – общее количество тестов, которые она решает, и количество успешно выполненных задач».

Игорь Кошлань, ученый секретарь Лаборатории радиационной биологии ОИЯИ: «В докладе Инги Полетаевой — представителя биологического факультета МГУ — интересные данные в плане того, что у мышей  есть  рефлекс,  когда  животное  стремится скрыться в норку. Если норку замаскировать, то животное из контрольной группы быстро находит ее, откапывает из-под опилок. Но когда животные были  подвержены радиационному воздействию  —  облучению протонами в ОИЯИ  на фазотроне, они  повели себя не так, как  вела себя контрольная группа. При поиске норы они испугались звука опилок. Это является одним из аргументов в пользу той концепции, которая была предложена Евгением Александровичем Красавиным,  Михаилом  Аркадьевичем Островским и Анатолием Ивановичем  Григорьевым — что  в дальнем космосе основной риск представляет  не редкоионизирующее излучение, которое окружает нас на околоземной орбите,   а тяжелые заряженные частицы галактического космического излучения».

Эффекты и механизмы  воздействия  радиационных  и гравитационных факторов  межпланетных космических полетов на поведение  и когнитивные функции мелких  лабораторных животных и приматов;   зрительно-мотроное поведение обезьян после облучения протонами высокой энергии;   современные подходы  к исследованию  когнитивных функций  у обезьян при экстремальных воздействиях;    поведение и нейрогенез взрослого мозга у лабораторных  мышей  и крыс после ионизирующего облучения;    влияние гамма-излучения на пространственную гиппокамп-зависимую память у мышей — все эти темы  обсуждаются  для того, чтобы правильно оценить радиационные риски  длительных межпланетных полетов.

Виктор Матвеев, академик РАН, директор Объединенного института ядерных исследований: «Мы всегда приветствуем такие встречи физиков и биологов, по-моему, это отвечает лучшим традициям российской науки —  науки Академии наук, а теперь и нашего международного Института. Если посмотреть сверху на эту проблему, то мы видим, что после открытия частицы Хиггса  все уже убедились, что в  Стандартной модели — высочайшее достижение интеллекта современности. Но эта конференция показывает, что мы должны  вписать новую главу в  науку  об элементарных частицах  (им явно природой отведена своя роль в эволюции живой материи во Вселенной), изучая, в том числе, влияние частиц на высшую нервную деятельность, а значит – на формирование разума. Это в шутку сказано, а вообще говоря, мы действительно ждем новых  результатов от такого сотрудничества физиков, биологов и физиологов.  И это должно внести большой вклад  в решение конкретных стратегических проблем – как длительные полеты человека на Марс или к  другим далеким планетам и возможное решение очень важных проблем, связанных с мозгом, с секретами его работы».

Организаторы конференции —  научный совет РАН по радиобиологии, научный совет РАН по астробиологии, Лаборатория радиационной биологии ОИЯИ. Эта Лаборатория сегодня оснащена новым современным оборудованием.

Игорь Кошлань, ученый секретарь  Лаборатории радиационной биологии ОИЯИ: «В чем заключаются чистые эксперименты?  Здесь у нас все оборудовано для тестов. Есть бассейн, где проводятся испытания в затемненной воде. Там — платформы, и животные нормальной контрольной группы эту платформу  быстро находят. Но те первые эксперименты, которые были проведены не только у нас, но и в США, в НАСА, показали, что животное, которое облучено тяжелыми заряженными частицами, спустя месяц   с трудом находит  эту платформу по сравнению с контрольной группой, что указывает на  какие-то нарушения. Для того, чтобы проводить корректные эксперименты, необходимы не только различные бассейны, лабиринты, открытое поле, но и программное обеспечение. Комната оборудована  различными видеокамерами —  инфракрасная  позволяет снимать в темном помещении  и отслеживать  функции поведения – трекинг, маршруты. Затем информация  собирается и обрабатывается. И мы можем достаточно корректно судить о том, как ведет себя  контрольная группа и как ведет себя облученная группа».

Вторая тема конференции  —  астробиология. Это еще одно направление  работы Лаборатории радиационной биологии ОИЯИ.

Ученые проводят исследования метеоритов на предмет присутствия в них следов живых организмов, чтобы подтвердить  гипотезу о внеземном происхождении жизни.

Алексей Розанов,  председатель научного совета РАН  по астробиологии: «В ОИЯИ есть образец метеорита. В микроскоп можно увидеть  огромное количество организмов, которые с ядром, которые являются эукариотами — это очень высокий уровень организации. А если они произошли за пределами Земли, то шанса на Земле  образовать жизнь  уже никакой не было – законченной. Хотя нет, законченной – это я погорячился. Наука – это такое действо, когда работы хватит и правнукам, потому что  познание абсолютно бесконечно, и никогда до конца мы  ничего не узнаем».

В  Лаборатории радиобиологии  новый сканирующий электронный микроскоп специально предназначен для  поиска ископаемых остатков окаменелых микроорганизмов в метеоритах. С помощью этого микроскопа ученым удалось сделать очень качественные двумерные и трехмерные электронные микрофотографии панцирей диатомей.  В качестве образца был выбран известный метеорит — Оргей, который упал во Франции в 1864 году. Исследователи подтвердили наличие в нем  цианобактерий, диатомей, и других микроорганизмов. На экране компьютера —  хорошо видно  разнообразие как минимум  трех разных морфотипов, — говорят специалисты, —  это цианобактерии, а в некоторых местах есть спорангии и актиномицеты — тоже сообщество нитчатых организмов,  видно даже их клеточную структуру. Причем, в железистых метеоритах  следов жизни нет, только в углистых хондритах.

Алексей Розанов, председатель научного совета РАН  по астробиологии: «Мы сегодня с Ричардом Гувером (бывший сотрудник НАСА, астробиолог) разговаривали.  20 лет назад, когда мы начали с ним вместе работать, была такая ситуация, когда никто не верил в то,  что мы делаем что-то серьезное.  А сейчас кого не спросишь, все понимают, действительно, жизнь произошла не на Земле. И продолжаем этим заниматься».

Научно-информационный отдел ОИЯИ, 2018

Редактор портала: Инна ОРЛОВА
Видео: Евгений ГОРЯЧКИН

http://www.jinr.ru

http://www1.jinr.ru/News/Jinrnews_rus.html