太空生活對大腦的影響

(SeaPRwire) –   人體不適合在太空環境中生存。在太空，骨骼會脫鈣，肌肉會萎縮，血壓會下降，心率會變得不規律，體液會上升並積聚在頭部，導致疼痛、充血、視力問題，甚至腎結石，因為排出的尿液較少。運動和適當的補水可以減輕其中一些問題，但任何太空停留都會付出代價——尤其是許多太空站宇航員執行時間長達六到十二個月的輪換任務。而這僅僅是身體上的損害。較少研究，但同樣令人擔憂的是，長時間的太空飛行會對大腦造成什麼影響。

現在，發表在《生理學前沿》(Frontiers in Physiology)上的一項研究提供了一些答案——大多是令人鼓舞的。雖然大腦像身體其他部位一樣，離開地球時可能會受到打擊，但研究人員發現，宇航員大多保持著他們的智力和行為能力，可靠地適應了他們稀薄的周圍環境，儘管有時適應速度較慢。

這項研究由NASA行為健康和績效實驗室的神經心理學家Sheena Dev領導，規模龐大。它涉及25名宇航員，他們在國際太空站執行六個月輪換任務之前、期間和之後接受了10項不同的認知測試。受試者在離開地球前90天進行了第一組測試。這提供了一個基準，可以根據其後來的表現進行衡量。他們隨後在太空中的第一個月和最後一個月重複這些練習，然後在返回地球後10天和30天再次重複。

有很多理由預期受試者的表現會因他們在太空中的時間而受到影響。Dev和她的同事考慮的心理和情緒因素包括：隔離、禁閉、遠離家園、工作過度、晝夜節律被打亂以及睡眠不足。

Dev在研究發佈的聲明中表示：「即使在地球上，當一個人處於壓力下時，處理速度、工作記憶和注意力等認知領域也可能會出現暫時的變化。如果你有一天非常忙碌，但前一天晚上睡得不多，你可能會覺得很難集中注意力，或者你需要更多時間來完成任務。」

微重力和宇宙輻射也被視為可能導致認知能力下降的潛在變量。雖然Dev和她的同事沒有推測這些因素是如何造成問題的，但他們並沒有排除對腦組織和中樞神經系統造成損害的可能性。

在開始認知練習之前，宇航員會報告他們前一天晚上睡了幾個小時，以及他們目前的警覺程度（按0到10的等級）。這將有助於確定他們表現中的任何缺陷是由於直接的、暫時的因素還是長期的、背景壓力因素。

他們隨後進行的每次測試都旨在衡量特定的認知能力。例如，在一個稱為「視覺物體學習任務」的測試中，向他們展示了三維圖形，要求他們記憶這些圖形，然後要求他們從後來更大的一組形狀中挑選出這些圖形。在「情緒識別任務」中，向他們展示了表現出一系列情緒的人的照片，並要求他們將其識別為快樂、悲傷、憤怒、害怕或無情緒。在「矩陣推理任務」中，向他們展示了一系列形狀，這些形狀根據可預測的模式發生變化——儘管中間某個地方缺少一個形狀。然後，他們需要查看許多其他形狀，並找到正確完成模式的一個。在「氣球模擬風險測試」中，他們玩了一個電子遊戲，試圖儘可能地充氣屏幕上的氣球而不使其爆裂。他們給它充的空氣越多，他們贏得的分數就越多，除非他們充氣太多而使其爆裂。這個測試衡量的不是宇航員的認知能力，而是他們為了追求更大的回報而願意冒險，而不是為了獲得較小但有保證的回報而穩妥行事。

好消息是——對於個人受試者和人類在太空旅行的更大事業來說——宇航員的能力在飛行前、在軌和飛行後幾個月並沒有顯著下降。「宇航員的表現整個飛行過程中都保持穩定，」Dev說。「沒有證據表明存在明顯的損害或神經退行性下降。」

但这並不是說太空旅行沒有造成任何損害。宇航員的處理速度、工作記憶和注意力在太空中都比在地球上慢——分配的任務完成時間至少要長一點——但準確性並沒有下降。並非所有能力都在同一時間或同一程度上恢復。例如，注意力減弱僅在任務早期出現，然後最終反彈，而處理速度在整個六個月的太空時間裡都保持略微緩慢，直到宇航員返回地球後才恢復正常。

在整個任務中，情緒識別任務的表現有所提高——在狹小的空間內與其他人一起生活和工作時，這是一個總體上的優勢。如氣球測試所示，風險承受能力在太空的六個月時間裡有所下降，宇航員表現出較小的傾向於將氣球充氣到爆裂——這可能是由於在一個充滿危險的環境中生活而產生的一種謹慎傾向。矩陣推理任務（模式完成練習）的表現整個太空時間都在穩步提高。

Dev在一份聲明中表示：「即使在觀察到下降的領域，宇航員仍然能夠彌補並有效地完成他們的任務。」

當然，六個月只是未來機組人員將在太空中度過時間的一小部分——甚至比到達火星所需的最少八個月時間還要短，更不用說在火星表面度過的時間和返回地球的旅程了。但目前的結果確實表明，一個在探索自己星球的過程中成長起來的物種，很可能擁有在更遠的地方——更長時間地生存所需要的性情和神經能力。

正如Dev總結的那樣：「在太空生活和工作與不會導致嚴重腦損傷的廣泛認知障礙無關。」