NASA承諾在21世紀(jì)30年代年將人類送到火星。這是非常雄心勃勃的目標(biāo)，就像你所認(rèn)為的，宇航員們要度過三到六個(gè)月的漫長(zhǎng)旅途達(dá)到火星，然后在火星上度過最多兩年時(shí)間直到下一次行星排列最適合飛船發(fā)射回家。但是這意味著宇航員們要在微重力環(huán)境下呆起碼三年的時(shí)間，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前由俄羅斯宇航員瓦萊里·波利亞科夫所保持的438天連續(xù)微重力太空生活時(shí)長(zhǎng)的記錄。
以前科學(xué)家們對(duì)太空旅行的努力都集中在如何克服重力將宇航員們送入月球。而現(xiàn)在，科學(xué)家們?nèi)匀辉陉P(guān)注重力，關(guān)注重力對(duì)宇航員們身體健康的影響尤其是大腦方面，并如何減輕這種影響。畢竟人類已經(jīng)進(jìn)化成了適應(yīng)地球的重力(1g)，而不是太空的失重(0g)環(huán)境或火星的微重力環(huán)境(0.3g)。
人類大腦是如何應(yīng)對(duì)微重力或無重力環(huán)境的呢？我們對(duì)這方面的相關(guān)信息實(shí)在是比較缺乏。而我們所了解的是一種被稱為“查理·布朗效應(yīng)”或“豬頭鳥腿綜合征”的現(xiàn)象。即宇航員的臉充血變紅，同時(shí)臉變腫脹，腿部因?yàn)檠毫飨蛏习肷韺?dǎo)致腿部肌肉血管收縮變細(xì)的一種僅在失重狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)的癥狀。
同時(shí)由于血液和腦脊液等體液在失重狀態(tài)下相對(duì)向上運(yùn)動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)空間運(yùn)動(dòng)病、頭痛和惡心等癥狀。由于大腦失去重力的束縛，漂浮在顱內(nèi)，可能會(huì)導(dǎo)致視力出現(xiàn)模糊，這些癥狀統(tǒng)稱為視力損傷和顱內(nèi)加壓綜合征。
雖然NASA已經(jīng)認(rèn)為這些綜合征是宇航員前往火星征途上的首要健康威脅，但是現(xiàn)在還沒有明確的辦法來弄清楚如何預(yù)防這些情況的出現(xiàn)。
文章作者認(rèn)為大腦的某些部分因?yàn)檠褐胁豢梢姷囊谎趸肿拥倪^多積累，會(huì)導(dǎo)致接受過多的血液。這會(huì)使得給大腦供血的動(dòng)脈舒張，從而相對(duì)供應(yīng)的血液就會(huì)激增，這會(huì)使得充當(dāng)大腦減震器的血腦屏障因工作量增大而力有不逮。同時(shí)這會(huì)導(dǎo)致腦內(nèi)水的集聚，從而引起腦腫脹和壓力增加。
這就像河水漫過堤壩，最終會(huì)導(dǎo)致大腦的某些部分缺氧，旱的旱死，澇的澇死。這就解釋了為什么宇航員會(huì)出現(xiàn)視覺模糊，對(duì)其肢體運(yùn)動(dòng)的影響和影響宇航員的其他認(rèn)知敏捷性，包括他們思考、集中注意力、推力能力等。
作者為了驗(yàn)證自己的理論，通過一架快速爬山和下降的飛機(jī)來模擬失重條件來實(shí)驗(yàn)。這架飛機(jī)每次執(zhí)行任務(wù)可以執(zhí)行三十多次拋物線下降來模擬失重的感覺，雖然每次只有短短三十秒鐘。但在這30s里，作者的確觀察到了志愿者臉上所出現(xiàn)的查理·布朗效應(yīng)所特有的腫脹充血的臉。通過使用便攜式的多普勒超聲波探測(cè)器來對(duì)8名志愿者的供應(yīng)大腦血液的不同動(dòng)脈的血流量監(jiān)測(cè)，和對(duì)志愿者前臂靜脈血樣以及類似一氧化氮等無形分子例如自由基和腦特異蛋白的監(jiān)測(cè)，來反饋志愿者的血腦屏障是否在失重環(huán)境中被迫打開。
初步試驗(yàn)證實(shí)了作者的猜測(cè)。一氧化氮等無形分子的濃度隨著失重的反復(fù)作用而升高。同時(shí)血流量的增加迫使血腦屏障打開，幸好沒有證據(jù)表明志愿者們存在結(jié)構(gòu)性的腦損傷。作者正計(jì)劃對(duì)此研究進(jìn)行跟蹤，并使用核磁共振等成像技術(shù)來對(duì)大腦中的血流供應(yīng)量進(jìn)行更詳細(xì)的評(píng)估。
同時(shí)作者還提出了一些應(yīng)對(duì)措施，例如讓宇航員穿橡膠抽吸褲，這種褲子可以在宇航員的下半身產(chǎn)生負(fù)壓來幫助大腦抽取過多的血液，以及一些低效一氧化氮等分子的藥物。這些發(fā)現(xiàn)不僅僅能改善宇航員們的太空旅行體驗(yàn)，也能說明為什么運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦有好處，以及運(yùn)動(dòng)如何能預(yù)防老年癡呆和中風(fēng)。
本文作者，達(dá)米安·貝利，南威爾士大學(xué)生理學(xué)和生物化學(xué)教授。
聯(lián)系客服
