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​你还要去太空旅行?最新研究:太空旅行会永久损伤大脑

北极蚊子 2017-11-16 18:04

进入太空旅行是人类从古至今的梦想,然而在失重环境下,大脑可能会受到永久性损伤,并发生改变。人类能否惬意畅游太空,“组团”到火星插下“到此一游”的旗帜,可能要看人类的大脑答不答应了......本文编译自《纽约邮报》原题为“Space travel permanently changes the brain”的文章。

迄今为止,太空中最长的连续时间是438天,是俄罗斯宇航员Valery Polyakov创下的记录。

在美国国家航空航天局(NASA)实施载人登陆火星的计划前,科学家们正努力探索长期太空生活对大脑的影响。当越来越多的人准备探索太空时,微重力对人体的影响更加值得关注。

暴露于太空环境对人类造成地永久影响是我们根本无法理解的,我们必须减轻此种负面影响,来为普通探空探险者提供安全的宇宙之旅。

——这是南卡罗莱纳医科大学的神经放射学家唐娜·罗伯茨博士在《新英格兰医学杂志》上发表的一项研究结果。

该研究的合著者Michael Antonucci博士补充道,这项研究尤为让人兴奋的是,它交织了人类探索的两个神秘领域——宇宙空间和人类大脑。

在国际空间站(ISS)的太空飞行中,美国宇航局的宇航员不仅面临着“视力损害”,还会患上“颅内压力过高综合症”(VIIP syndrome)。在长期的微重力条件下,有人认为引起颅内压力过高综合症的原因与身体向头部流通的血液总量有关,但确切的原因尚不清楚。美国国家航空航天局已经决定将“颅内压力过高综合症”的原因及影响作为首要研究任务。

罗伯茨博士向美国国家航空航天局提议,用核磁共振扫描的方法来研究太空飞行后,人类大脑的结构变化。她怀疑,在太空飞行期间,宇航员大脑中神经元的细微变化可能会导致“颅压过高综合症”的产生。因此,她开展了一项实验,志愿者被要求在床上躺90天,并且保持头部连续不断地倾斜,以模拟微重力的影响。研究人员通过核磁共振扫描的方法观察了参与者的大脑和肌肉反应。通过此次实验,罗伯茨博士评估了人类大脑的神经可塑性,证实在床休息时,人类大脑的神经可塑性发生了变化。

当罗伯茨对脑部扫描进行评估时,她注意到,在大脑顶部出现了一种“拥挤”现象,“脑回和沟”(脑内的沟槽)的缩小使得大脑神经中出现了隆起和凹陷,引起神经折叠。对于那些卧床休息实验的参与者来说,这种“拥挤”的糟糕情况出现的更加频繁。实验中,罗伯茨博士还发现了大脑内位移的迹象——大脑顶部和头骨之间的空间缩小了。由此,她对太空飞行中宇航员大脑是否会发生同样的事情表示了质疑。

她还获得了来自美国宇航局终身监测地两组宇航员健康数据,包括大脑核磁共振扫描的相关数据,两组宇航员分别是18位短期太空宇航员和16位长期生活在国际空间站的宇航员(通常长期为三个月)。研究人员比较了两组宇航员的大脑图像,结果证实94%的长期太空宇航员和18.8%的短期太空宇航员大脑均出现了“中央沟”(大脑顶部的一个沟槽,位于大脑顶部和额叶之间)的缩小。此外,长期飞行的宇航员中,大脑顶端的脑脊液逐渐缩小,但在短期飞行的宇航员大脑中却没有出现此现象。

由此,她的研究结果表明,在长时间的太空飞行中,大脑结构发生了“重大变化”。宇航员在太空停留的时间越长,大脑额叶和顶叶受影响度越大,严重影响到大脑对人体运动的控制力。

为了进一步论证这项研究的结果,罗伯茨计划比较宇航员大脑中反复出现的影像,以确定这些变化是永久性的,还是在一段时间后会回到正常状态。美国宇航局火星探险任务计划将于2033年实施,研究人员迫切需要在此前收集更多关于宇航员的数据并了解人类太空生理学的基本知识。在为期两年的火星探险计划里,宇航员们将留在火星上进行勘探活动。因此,加上往返地球的时间,火星探险队将在至少3年的时间里暴露在火星的微重力下,重力大约是地球的三分之一。

罗伯茨博士说:“我们知道这些长期飞行对宇航员的身体造成了巨大的危害。然而,我们不知道对身体的不利影响是否会继续增加,还是会在一些时间后稳定下来。这些是我们感兴趣的问题,尤其是人类大脑和大脑功能发生了什么变化?”

多年来,我们已经知道微重力在很多方面影响着身体。然而,这项研究是有关长期太空旅行对大脑影响的最全面评估。它既可能解释了太空宇航员返回地球后所经历的不同寻常的症状,也帮助分辨出长期太空探索计划,包括火星探索计划需要解决的重要问题。