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      太空對人腦的影響遠比想象嚴重:變化方向和衰老一致

      2019-3-13 8:49:34來源:新浪科技作者:葉子責編:騎士評論:

      北京時間3月13日消息,據國外媒體報道,我們已經知道,太空飛行會為人體帶來諸多危險,如骨骼和肌肉質量流失、眼球大小和功能改變、還有輻射等等。在零重力環境中生活會帶來大量健康問題,以上只是簡單列舉了幾種。但有一個研究領域近年來開始愈發引人關注:太空環境對大腦的影響,以及微重力本身對大腦形狀和結構的影響。本周發表在期刊《美國醫學學會雜志神經學》(JAMA Neurology)上的一項新研究介紹了一些航天飛行對大腦印象的新細節。這些研究發現凸顯了我們對太空對大腦健康和安全的了解之淺薄。隨著我們準備將更多宇航員送入太空,這些發現將引發更多的憂慮情緒。

      美國宇航員布魯斯?麥坎德利斯二世1984年拍攝的照片。

      “這些大腦變化的方向和衰老一致,但發生的速度更快。”美國佛羅里達大學應用生理學和運動機能學教授、此次發表論文的共同作者拉切爾?賽德勒(Rachael Seidler)指出,“航天任務持續時間越長,大腦的變化越大,人體平衡感也下降得越多。”

      此次研究發現主要圍繞頭骨內部的腦脊液展開,并首次分析了航天飛行對大腦白質的影響。灰質主要由神經元細胞構成,在肌肉控制和感官感知中扮演了重要作用。而白質則主要由被脂肪覆蓋的神經纖維構成,負責在不同腦區和神經系統之間傳遞信息。

      灰質發育在20多歲時到達頂峰,而白質則會繼續發育,一直到中年時期才到頂。這使得人們更加擔憂航天飛行可能會明顯遏制或干擾年輕宇航員的腦部發育。

      有許多記錄表明,宇航員在返回地球后會失去方向感,并且運動控制、平衡感、功能靈活性和認知能力都有所減退。我們已經知道,在太空飛行期間,大腦會向頭骨上方移動,體覺皮質(負責處理感官信息)的灰質體積也會有所增減。但科學家一直不清楚各類腦部變化之間的聯系。更重要的是,我們一直不知道太空飛行對大腦白質有何影響。

      賽德勒和她的團隊開發了一種新技術,利用擴散核磁共振造影(dMRI)追蹤宇航員大腦中水分子的運動,從而量化大腦中的液體變化。水分子在大腦中的運動受白質纖維限制,可幫助研究人員更好地判斷白質結構受太空飛行影響發生的變化。

      2010至2015年間,NASA對15名宇航員的大腦做了飛行前和飛行后dMRI掃描。其中七人參加了時長不到30天的航天飛機任務,另外八人則在國際空間站上停留了近200天。宇航員的年齡中位數為47.2歲,共有12名男性和3名女性。

      掃描結果不算出人意料:太空飛行會使大腦頂部周圍的液體減少,并使大腦底部周圍的液體大量減少,說明隨著大腦向頭骨上方移動、大腦的液體分布也會隨之改變。此外,該團隊還發現大腦中處理視覺與空間信息、平衡感、垂直感知、以及運動控制的通路周圍的白質發生了變化。而白質變化最大的宇航員在這些方面受到的影響也最明顯。

      “這些結果能夠極好地反映出經歷過太空飛行的嚙齒動物體內發生的變化。”賽德勒表示。

      有一些積極跡象顯示,人體能夠對此做出適應。只要多參與幾次太空飛行任務,無論任務時長或累積時長多少,宇航員的腦脊液變化就會有所減少。研究人員認為,這一跡象說明人體或許能夠適應微重力環境,但需要在地球和太空環境中經歷多次過渡,才能充分適應。

      毫無疑問,NASA和其它航天機構都希望能讓宇航員免受太空飛行帶來的種種身體變化,尤其是腦部變化。然而,我們現在掌握的數據還太少,無法充分評估這些變化的嚴重性。進入過太空的宇航員數量還很少,而且大多數宇航員單次在軌時間都很短。

      “這些腦部變化的后果目前還不得而知,”賽德勒表示,“因此長期跟進研究非常重要,可以幫我們分析這些腦部變化隨著年齡衰老的發展情況、以及這些變化隨著時間流逝的復原情況。”賽德勒和她的團隊正在收集后續MRI掃描數據,借此研究宇航員的大腦復原過程。但可能要再過幾個月、乃至數年時間,科學家才能從中學到實質信息。

      此外,雖然腦脊液流動和白質變化對地球生活存在一定問題,《美國醫學學會雜志神經學》上發表的另一篇文章指出,這些變化可能是大腦適應太空環境的方式,是“對太空飛行環境做出的有益神經適應性反應。”

      不幸的是,這一研究領域目前也陷入了左右兩難的境地。要想進一步弄清航天飛行引發的大腦變化,就需要對準備參加航天任務的宇航員開展大量研究,但航天飛行時間越長、越頻繁,對宇航員的惡性影響又越大。隨著這些研究向前推進,NASA也只能評估研究風險、小心行事,除此之外能做的并不多。但我們希望,隨著將人類送入太空的目標不斷拓展,分配給這些領域的研究和資源也會與日俱增。

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      關鍵詞:大腦太空

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