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新研究发现:执行火星任务的宇航员可能会遭遇认知和情感问题

新研究发现:执行火星任务的宇航员可能会遭遇认知和情感问题

重力的改变会深层次影响大脑

新浪科技讯 北京时间3月26日消息,载人火星任务将是人类太空探索历程中的下一个重大飞越。NASA已经制定出合理时间表,目标在二十一世纪三十年代将第一批人类送上火星。但是,踏上火星之旅和搭乘前往纽约的航班,完全不是一码事。太空,对人类生命而言,是一个极其严酷的环境。人类在这里将面临各种挑战,从零重力、危险的辐射到孤独和昼夜交替的缺失。

与过去六十年中,人类踏上的一切太空探索之旅相比,以火星为目的地的深空探索任务对身体上和心理上的要求更苛刻。往返火星的旅程将长达约14个月,而实际的探索任务至少得三年之久。持续高水平的认知能力和有效的团队合作,将是火星深空探索任务得以安全执行并获得成功结果的前提。

然而,最近发表在“Frontiers of Physiology”期刊上的一项新研究发现,这类缺乏重力的太空任务可能会对宇航员的认知能力和情感理解产生负面影响。

自第一次太空任务以来,显然,暴露在“微重力”(失重)环境下,会使人体发生巨大的变化。这包括心血管、肌肉骨骼和神经系统的改变。在地球上,我们借助视觉和各种器官(包括内耳器官)来检测重力。当我们头摆正的时候,耳朵里的小石头——耳前庭的耳石——在黏性液体中处于完美平衡状态。当我们晃动脑袋时,重力使液体流动,从而向大脑释放出头部位置变化的信号。但是在太空飞行中,这个过程不再起作用。

太空飞行甚至还可以有害地改变宇航员大脑的解剖结构。我们已经在从国际空间站返回的宇航员身上,观察到大脑的结构变化,其中包括大脑在颅骨内向上移动,以及大脑层各区域、皮质和大脑内部之间的连接性降低。

我们仍没有完全弄清楚这些变化会如何影响行为,但科学家正在取得一些进展。我们知道,宇航员会遭受定向障碍、感知错觉、平衡失调以及晕动病的困扰。只是,这些发现通常基于少量的样本。

模拟微重力

新的这项研究由NASA赞助。该研究调查了微重力对认知能力的影响。在这项研究中,研究人员并没有真的将24名参与者送入太空,而是让他们躺着床上。这是因为某种类型的卧床休息对人体的影响,类似于微重力产生的影响——我们在研究中也经常使用这种方式。当我们站立时,我们的身体和前庭耳石与重力处于同一方向上,而当我们躺下时,身体和前庭耳石则与重力方向成直角。

因此,研究的参与者必须以6°的倾斜角度仰面平躺,头部稍低于身体,并且保持这样的姿势近2个月,期间不能改变姿势。实验期间,他们会被定期要求完成一系列针对宇航员和相关太空飞行而设计的认知任务,以评估他们的空间方向感、记忆力、冒险行为以及对他人的情感理解能力。

研究结果显示,在涉及感觉和运动技能的任务中,参与者的认知速度有小幅但确切的下降。这似乎与太空飞行之后观察到的“感应运动脑皮质区”上的大脑组织密度变化相一致。(感应运动脑皮质区是大脑中主要的感觉皮质区和运动皮质区,有助于处理感觉输入和运动。另外,参与者在看到人脸照片时也不容易分清图中人物的情绪。

新研究发现:执行火星任务的宇航员可能会遭遇认知和情感问题

连续躺两个月,真的听起来容易,做起来难

适应重力的变化需要时间和精力。虽然参与者在大多数认知任务上的表现在一开始就有所下降,但在之后大约60天的实验里,表现水平并没有变化。但是,识别情绪的能力持续恶化。事实上,参与者对消极情绪变得有偏见。他们更倾向于将其他人的面部表情理解为愤怒,而较少地将其理解为快乐或中立。

这是一个重要的发现。宇航员时刻保持清醒头脑和敏捷思维的能力,对太空任务至关重要。鉴于宇航员需要在狭小的空间中与同伴共度很长一段时间,他们正确“理解”彼此的情绪表达,也很重要。因此,航天机构应考虑在太空任务之前,给予宇航员足够的飞行前心理培训,在飞行中也给予充分的心理支持,从而最小化这类风险。

最近,火箭技术领域获得源源不断的投资,一个接一个的最新进展,正开启下一个激动人心的太空探索新时代。微重力可能会令人深感不安,也可能会在许多方面影响宇航员的能力水平。随着人类着眼于奔向火星的深空载人任务,更好地弄清楚微重力对认知能力和情感健康的影响,以及为太空飞行任务中的人员提供适当的医疗和心理支持,将是一个迫切的研究目标。(匀琳)