太空环境对大脑的影响

(SeaPRwire) –   人类的身体不应该待在太空。在太空中，骨骼会脱钙，肌肉会萎缩，血压会骤降，心率会变得不稳定，体液会上升并在头部积聚，导致疼痛、充血、视力问题，甚至肾结石（因为排出的尿液减少）。运动和适当的补水可以缓解其中一些问题，但任何太空停留都会付出代价——特别是许多空间站宇航员执行的为期6到12个月的长班次。而这仅仅是生理上的代价。一个研究较少但同样令人担忧的问题是长时间太空飞行会对大脑造成什么影响。

现在，发表在《生理学前沿》(Frontiers in Physiology) 上的一项研究提供了一些答案——大部分是令人鼓舞的。虽然大脑，就像身体的其他部位一样，离开地球后可能会受到打击，但研究人员发现，宇航员在大多数情况下都能保持他们的智力和行为能力，并能可靠地（尽管有时很缓慢地）适应他们稀薄的环境。

这项研究由美国宇航局行为健康和绩效实验室的神经心理学专家希娜·德夫（Sheena Dev）领导，规模庞大。它涉及25名宇航员，他们在国际空间站上执行为期六个月的任务之前、期间和之后都接受了一系列10项不同的认知测试。受试者在离开地球前90天进行了第一组测试。这提供了一个基线，可以用来衡量他们以后的成绩。随后，他们在太空中的第一和最后一个月以及返回地球后十天和三十天再次重复这些练习。

有很多理由可以预期受试者的表现会因他们在太空中的时间而受到影响。德夫和她的同事们考虑到的心理和情感因素包括：隔离、禁闭、远离家乡、过度工作、昼夜节律紊乱和睡眠不足。

德夫在研究发布的声明中说：“即使在地球上，当一个人处于压力之下时，处理速度、工作记忆和注意力等认知领域也会出现暂时性的变化。如果你有一天非常忙碌，但前一天晚上睡得很少，你可能会觉得很难集中注意力，或者你需要更多时间来完成任务。”

微重力和宇宙辐射也被视为可能导致认知能力下降的潜在变量。虽然德夫和她的同事们没有具体推测这些因素是如何造成问题的，但他们并没有排除对脑组织和中枢神经系统造成损害的可能性。

在开始认知练习之前，宇航员会报告他们前一天晚上睡了多少小时，以及他们在0到10的量表上目前的警觉程度是多少。这有助于确定他们表现中的任何缺陷是由于直接的、短暂的因素还是长期存在的、潜在的压力源。然后他们进行的每一次测试都是为了衡量特定的认知技能。

例如，在一个名为“视觉物体学习任务”的测试中，他们被展示了三维图形，并被指示记住它们，然后需要从稍后更大的一组形状中挑选出它们。在“情绪识别任务”中，他们被展示了表现出一系列情绪的人的照片，并被告知要将它们识别为快乐、悲伤、愤怒、恐惧或无感情。在“矩阵推理任务”中，他们被展示了一系列形状，这些形状按照可预测的模式变化——尽管中间某个地方缺少一个形状。然后，他们需要查看许多其他形状，并找到正确完成该模式的形状。在“气球模拟风险测试”中，他们玩了一个视频游戏，试图尽可能地将屏幕上的气球吹大而不会使其爆裂。他们给气球充的空气越多，他们赢得的分数就越多，除非他们充气过多导致气球爆裂。这项测试与其说是衡量宇航员的认知能力，不如说是衡量他们为了获得更大的回报而冒险的意愿，而不是为了获得较小但有保证的回报而稳妥行事。

好消息——对于个人受试者和更广泛的人类太空探索事业来说——是宇航员的能力在飞行前、在轨和飞行后几个月并没有显著下降。“宇航员在整个飞行过程中的表现都很稳定，”德夫说。“没有证据表明存在明显的损害或神经退行性疾病。”

但这并不是说太空旅行没有造成任何影响。宇航员的处理速度、工作记忆和注意力在太空中的速度都比在地球上慢——分配的任务至少需要多花一点时间才能完成——但准确性没有降低。并非所有能力都在同一时间或以相同的程度恢复。例如，注意力下降的情况仅在任务早期出现，之后最终恢复，而处理速度在整个六个月的太空时间里都保持略慢，直到宇航员返回地球后才恢复正常。

在整个任务中，情绪识别任务的表现有所提高——在狭小的空间里与其他人一起生活和工作时，这是一个总体上的优势。风险承受能力（如气球测试所示）在六个月的太空时间里有所下降，宇航员表现出较少的倾向于将气球吹爆——这可能是由于在本质上危险的环境中生活所带来的总体谨慎倾向。矩阵推理任务（模式完成练习）的表现则在整个太空时间里稳步提高。

德夫在一份声明中说：“即使是在观察到下降的领域，宇航员仍然能够弥补并有效地完成他们的任务。”

当然，六个月只是未来机组人员在太空停留时间的极小一部分——甚至少于到达火星所需的最少八个月时间，更不用说在火星表面停留的时间和返回地球的旅程了。但目前的结果确实表明，一个在探索自己星球的过程中成长起来的物种很可能拥有在更远的地方停留更长时间的性情和神经能力。

正如德夫总结的那样：“在太空生活和工作与不会暗示存在严重脑损伤的广泛认知障碍无关。”