科學家證實失重環境改變大腦,人造重力對於長期太空探索勢在必行

人造重力對電影來講是一個非常有用的概念,希望在太空中描繪生活而不需要模擬失重;它可能是火星人類冒險的必要技術,克服看似不可避免的人類神經系統障礙,由於花費長時間在一艘失重環境的宇宙飛船。

科學家證實失重環境改變大腦,人造重力對於長期太空探索勢在必行

太空中(宇航員)花費長時間後非常明顯的症狀之一是他們的視力受到損害。被稱為顱內壓損害視力綜合症(VIIP),該症狀被認為是由頭骨內流體壓力的變化引起的。

曾在美國宇航局太空生命科學部門工作的放射科醫生Donna Roberts,現在在南卡羅來納醫科大學,多年來一直在研究失重狀態如何影響人類。她的最新研究,使用磁共振成像(MRI)來研究34個宇航員短期和長期的太空任務之前和之後的大腦,得出結論:微重力導致中央溝的縮小,包括皮質槽的頂部之間的大腦頂葉和額葉。

Roberts的研究發表在《新英格蘭醫學雜誌》上,認為中央溝的縮小表明隨著時間的推移,微重力導致大腦呈現上行趨勢頭蓋骨。這在其上表面(頂點) 創造了更大的壓力,阻礙正常的血液流動和其中和脊髓神經系統的腦脊液(CSF)。也會使眼內的視神經腫脹。結果是視力下降——在地球上被稱為視神經乳頭水腫。

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在短時間認為內(平均13.6天),縮小的中央溝被發現於16名太空宇航員中的3位,但在18名中的17位宇航員經過長期任務後(平均165天在太空中) 中央溝縮小。

Roberts說,這表明,微重力對人類大腦的影響的最重要決定因素是在太空中的時間。這意味著在太空任務選擇合適的候選人沒有精製篩查方法,可能否定其必然性,即使Roberts和他的同事們認為年齡和性別等因素可能在敏感性也起到一些作用。

“我們正在評估這些因素誘發宇航員VIIP綜合症的可能性”她說。“分析年齡和性別扮演的作用是一個難題,因為宇航員都相當同質,男性比女性多,大多數宇航員在45歲左右。”

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因為不能夠識別具有某些特殊能力能夠抵制或適應微重力的個人,因此在人類火星任務中,相應的技術修復將是必要的,任務可能需要至少兩年處於太空環境中。

雖然NASA和其他空間機構都設計有健身器材設備,以確保宇航員的骨骼和肌肉在漫長的太空任不會日漸衰落務,應對微重力導致的顱液體和大腦的影響是一個更復雜的問題。

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目前有一個潛在的手段處理VIIP而不是阻止它,但它不是一個特別的補救措施。它涉及一個腰椎穿刺,將一根針插入到椎管,排出CSF,從而減輕對大腦和視神經壓力。不用說,這樣的一個操作從未在太空試過。也不會減輕任何因長時間待在太空可能變得更加明顯的腦損傷。

這僅剩下讓科幻小說變成了科學和發展現實:為飛船配備人工重力。

“新對策需要開發來抵消顱內適應航天的任何潛在的不良後果,” Roberts認為。

“人造重力從人體生理學的角度來看是有吸引力的,但在航天器的設計上可能會增加相當大的困難。”


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