新研究發現:執行火星任務的宇航員可能會遭遇認知和情感問題
2021年03月26日08:42
重力的改變會深層次影響大腦
重力的改變會深層次影響大腦

  3月26日消息,載人火星任務將是人類太空探索曆程中的下一個重大飛越。NASA已經製定出合理時間表,目標在二十一世紀三十年代將第一批人類送上火星。但是,踏上火星之旅和搭乘前往紐約的航班,完全不是一碼事。太空,對人類生命而言,是一個極其嚴酷的環境。人類在這裏將面臨各種挑戰,從零重力、危險的輻射到孤獨和晝夜交替的缺失。

  與過去六十年中,人類踏上的一切太空探索之旅相比,以火星為目的地的深空探索任務對身體上和心理上的要求更苛刻。往返火星的旅程將長達約14個月,而實際的探索任務至少得三年之久。持續高水平的認知能力和有效的團隊合作,將是火星深空探索任務得以安全執行並獲得成功結果的前提。

  然而,最近發表在“Frontiers of Physiology”期刊上的一項新研究發現,這類缺乏重力的太空任務可能會對宇航員的認知能力和情感理解產生負面影響。

  自第一次太空任務以來,顯然,暴露在“微重力”(失重)環境下,會使人體發生巨大的變化。這包括心血管、肌肉骨骼和神經系統的改變。在地球上,我們借助視覺和各種器官(包括內耳器官)來檢測重力。當我們頭擺正的時候,耳朵裡的小石頭——耳前庭的耳石——在黏性液體中處於完美平衡狀態。當我們晃動腦袋時,重力使液體流動,從而向大腦釋放出頭部位置變化的信號。但是在太空飛行中,這個過程不再起作用。

  太空飛行甚至還可以有害地改變宇航員大腦的解剖結構。我們已經在從國際空間站返回的宇航員身上,觀察到大腦的結構變化,其中包括大腦在顱骨內向上移動,以及大腦層各區域、皮質和大腦內部之間的連接性降低。

  我們仍沒有完全弄清楚這些變化會如何影響行為,但科學家正在取得一些進展。我們知道,宇航員會遭受定向障礙、感知錯覺、平衡失調以及暈動病的困擾。只是,這些發現通常基於少量的樣本。

  模擬微重力

  新的這項研究由NASA贊助。該研究調查了微重力對認知能力的影響。在這項研究中,研究人員並沒有真的將24名參與者送入太空,而是讓他們躺著床上。這是因為某種類型的臥床休息對人體的影響,類似於微重力產生的影響——我們在研究中也經常使用這種方式。當我們站立時,我們的身體和前庭耳石與重力處於同一方向上,而當我們躺下時,身體和前庭耳石則與重力方向成直角。

  因此,研究的參與者必須以6°的傾斜角度仰面平躺,頭部稍低於身體,並且保持這樣的姿勢近2個月,期間不能改變姿勢。實驗期間,他們會被定期要求完成一系列針對宇航員和相關太空飛行而設計的認知任務,以評估他們的空間方向感、記憶力、冒險行為以及對他人的情感理解能力。

  研究結果顯示,在涉及感覺和運動技能的任務中,參與者的認知速度有小幅但確切的下降。這似乎與太空飛行之後觀察到的“感應運動腦皮質區”上的大腦組織密度變化相一致。(感應運動腦皮質區是大腦中主要的感覺皮質區和運動皮質區,有助於處理感覺輸入和運動。另外,參與者在看到人臉照片時也不容易分清圖中人物的情緒。

連續躺兩個月,真的聽起來容易,做起來難
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  適應重力的變化需要時間和精力。雖然參與者在大多數認知任務上的表現在一開始就有所下降,但在之後大約60天的實驗里,表現水平並沒有變化。但是,識別情緒的能力持續惡化。事實上,參與者對消極情緒變得有偏見。他們更傾向於將其他人的面部表情理解為憤怒,而較少地將其理解為快樂或中立。

  這是一個重要的發現。宇航員時刻保持清醒頭腦和敏捷思維的能力,對太空任務至關重要。鑒於宇航員需要在狹小的空間中與同伴共度很長一段時間,他們正確“理解”彼此的情緒表達,也很重要。因此,航天機構應考慮在太空任務之前,給予宇航員足夠的飛行前心理培訓,在飛行中也給予充分的心理支援,從而最小化這類風險。

  最近,火箭技術領域獲得源源不斷的投資,一個接一個的最新進展,正開啟下一個激動人心的太空探索新時代。微重力可能會令人深感不安,也可能會在許多方面影響宇航員的能力水平。隨著人類著眼於奔向火星的深空載人任務,更好地弄清楚微重力對認知能力和情感健康的影響,以及為太空飛行任務中的人員提供適當的醫療和心理支援,將是一個迫切的研究目標。(勻琳)

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