科学家证实失重环境改变大脑,人造重力对于长期太空探索势在必行

人造重力对电影来讲是一个非常有用的概念,希望在太空中描绘生活而不需要模拟失重;它可能是火星人类冒险的必要技术,克服看似不可避免的人类神经系统障碍,由于花费长时间在一艘失重环境的宇宙飞船。

科学家证实失重环境改变大脑,人造重力对于长期太空探索势在必行

太空中(宇航员)花费长时间后非常明显的症状之一是他们的视力受到损害。被称为颅内压损害视力综合症(VIIP),该症状被认为是由头骨内流体压力的变化引起的。

曾在美国宇航局太空生命科学部门工作的放射科医生Donna Roberts,现在在南卡罗来纳医科大学,多年来一直在研究失重状态如何影响人类。她的最新研究,使用磁共振成像(MRI)来研究34个宇航员短期和长期的太空任务之前和之后的大脑,得出结论:微重力导致中央沟的缩小,包括皮质槽的顶部之间的大脑顶叶和额叶。

Roberts的研究发表在《新英格兰医学杂志》上,认为中央沟的缩小表明随着时间的推移,微重力导致大脑呈现上行趋势头盖骨。这在其上表面(顶点) 创造了更大的压力,阻碍正常的血液流动和其中和脊髓神经系统的脑脊液(CSF)。也会使眼内的视神经肿胀。结果是视力下降——在地球上被称为视神经乳头水肿。

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在短时间认为内(平均13.6天),缩小的中央沟被发现于16名太空宇航员中的3位,但在18名中的17位宇航员经过长期任务后(平均165天在太空中) 中央沟缩小。

Roberts说,这表明,微重力对人类大脑的影响的最重要决定因素是在太空中的时间。这意味着在太空任务选择合适的候选人没有精制筛查方法,可能否定其必然性,即使Roberts和他的同事们认为年龄和性别等因素可能在敏感性也起到一些作用。

“我们正在评估这些因素诱发宇航员VIIP综合症的可能性”她说。“分析年龄和性别扮演的作用是一个难题,因为宇航员都相当同质,男性比女性多,大多数宇航员在45岁左右。”

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因为不能够识别具有某些特殊能力能够抵制或适应微重力的个人,因此在人类火星任务中,相应的技术修复将是必要的,任务可能需要至少两年处于太空环境中。

虽然NASA和其他空间机构都设计有健身器材设备,以确保宇航员的骨骼和肌肉在漫长的太空任不会日渐衰落务,应对微重力导致的颅液体和大脑的影响是一个更复杂的问题。

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目前有一个潜在的手段处理VIIP而不是阻止它,但它不是一个特别的补救措施。它涉及一个腰椎穿刺,将一根针插入到椎管,排出CSF,从而减轻对大脑和视神经压力。不用说,这样的一个操作从未在太空试过。也不会减轻任何因长时间待在太空可能变得更加明显的脑损伤。

这仅剩下让科幻小说变成了科学和发展现实:为飞船配备人工重力。

“新对策需要开发来抵消颅内适应航天的任何潜在的不良后果,” Roberts认为。

“人造重力从人体生理学的角度来看是有吸引力的,但在航天器的设计上可能会增加相当大的困难。”


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