研究：长时间的零重力太空任务中可能会引发认知问题

目前的载人火星返回计划意味着，了解人类大脑在几年失重状态下发生的变化至关重要。越来越多的研究表明，宇航员在太空中待的时间越长他们的大脑就会发生显著的变化。

对宇航员在国际空间站(ISS)停留几个月后的太空生理影响的研究显示，宇航员的白质和灰质发生了显著变化。这些变化会导致视力模糊，甚至还会影响宇航员正常行走的能力。但也许最值得关注的是这些神经生理变化如何影响认知和行为。

在没有地球引力的情况下，体内的液体会倾向于上升。而这可能导致无害的面部肿胀，但更多的是关于认知的问题如迷失方向、反应时间减慢等。

近半个世纪以来，地球上的科学家们已经采用了一种新方法来研究微重力的生理影响。这种方法被称为头朝下躺床上休息法(HDBR)，本质上是让参与者以轻微的六度角长时间躺着。

这项新HDBR研究招募了24名受试者，时长60天。在研究一系列认知表现领域的神经影响的同时，该研究也在寻找是否存在人工重力的临时爆炸可以减轻任何有害影响。

这项研究的研究人员之一Mathias Basner指出：“参与者定期完成10项专门为宇航员设计的与太空飞行相关的认知测试如空间定位、记忆、冒险和情绪识别。主要目标是查明每天30分钟的人工重力--无论是连续的还是6次的5分钟--能否防止由于在太空飞行中经历微重力所固有的机动性和体液头向移动减少所造成的负面后果。”

据了解，研究对象被分为三组。其中一组也就是对照组，只是简单地在HDBR位置停留了60天。另外两组每天则在模拟人工重力作用的离心机中伸展旋转。

这项新研究的另一位作者Alexander Stahn表示，设计这个离心机试验是为了复制将人工重力部署在航天器上的最具成本效益的方式。他说道：“有两种方法在太空飞行中产生重力：旋转整个宇宙飞船/空间站，但这很昂贵，或只是旋转宇航员。这种离心机可以自己供电同时还提供了锻炼的机会。”

认知结果显示，三组人在一系列认知领域都表现出适度但有统计学意义的放缓现象。在为期两个月的研究期间，大多数认知变化都出现在相对较早的阶段，并且随着时间的延长似乎并不会导致更大的变化。

研究人员注意到，情绪识别能力在较长时间内会出现显著下降。在这里，受试者被要求识别面部图像中的情绪。随着时间的推移，研究对象越来越多地识别出愤怒的面孔。

没有参与这项新研究的认知神经学家Elisa Raffaella Ferre表示，这种对情绪识别的可能干扰是一个非常重要的发现，它可能会影响未来的研究。他写道：“宇航员思维敏捷的能力对太空任务至关重要。考虑到他们不得不花很多时间一起被关在一个小空间里，正确‘解读’对方情绪表达的能力也同样重要。因此，太空机构应考虑充分的飞行前心理训练及飞行中心理支持以尽量减少这种风险。”

也许最令人担忧的发现是，在所有的认知表现和主观测试中，控制组和两组在人工重力条件下进行测试的人没有看到任何差异。Stahn表示，他们计划进行进一步的测试来找出替代对策是否能减轻一些负面影响。

“遗憾的是，我们发现在我们的研究中，人工重力对策并没有预期的好处。我们目前正在使用功能性脑成像进行额外的分析以确定在本研究中观察到的影响的神经基础，”Stahn说道。

要真正了解太空旅行对生理、心理和认知的影响将具有挑战性。然而，这类模拟研究可以为科学家提供重要的见解、让他们了解需要注意哪些问题以及如何减轻这些负面的潜在影响。

Basner表示：“就像我们的研究参与者一样，执行长时间太空任务的宇航员将在微重力环境中度过更长时间，他们被限制在一个很小的空间里且几乎没有其他宇航员。NASA目前的重返火星计划持续约1000天，宇航员正确‘解读’彼此情绪表达的能力对有效的团队合作和任务的成功至关重要。”