11月27日消息，據(jù)SingularityHub報道，美國宇航局（NASA）已經(jīng)承諾在2030年之前將人類送上火星。這是個雄心勃勃的目標(biāo)，往返火星的旅程通常需要三到六個月時間，宇航員可能要在這顆紅色的行星上待足兩年，直到行星再次呈現(xiàn)聯(lián)珠(planetary alignment)排列時才能返回地球。這意味著，宇航員必須在微重力環(huán)境中生活大約三年時間，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過俄羅斯宇航員瓦萊里·波利亞科夫(Valery Polyakov)目前保持的紀(jì)錄，他連續(xù)在太空中停留了438天。

　　失重狀態(tài)人體會如何變化？

　　在太空旅行的早期，科學(xué)家們努力研究如何克服重力，使火箭能夠不受地球引力的影響而把人類送上月球。如今，重力仍然是科學(xué)議程的重中之重，但這次我們更感興趣的是重力的減弱如何影響宇航員的健康，尤其是他們的大腦。畢竟，我們已經(jīng)進(jìn)化到在地球引力(1倍重力)下生存，而不是在太空失重(零重力)或火星微重力(0.3倍重力)條件下生存。

　　那么，人類大腦究竟是如何應(yīng)對微重力影響的呢？糟糕的是，大腦被保護(hù)在“堅果殼”中，關(guān)于這方面的信息非常有限。不過我們知道，宇航員在失重時的臉會變得紅腫，這種現(xiàn)象被親切地稱為“查理-布朗效應(yīng)”（Charlie Brown effect），或者“腫頭鳥腿綜合癥”。這是因?yàn)椋�大部分由血�?細(xì)胞和血漿)和腦脊液組成的液體向頭部移動，導(dǎo)致他們臉部變得圓胖，腿部則變得纖瘦。

　　這些液體流動也與太空運(yùn)動病、頭痛和惡心有關(guān)。最近，由于血流增加，大腦在顱內(nèi)向上漂浮，導(dǎo)致血壓升高，視力模糊也與此有關(guān)，這種情況被稱為視力障礙和顱內(nèi)壓綜合征。盡管美國宇航局認(rèn)為這種綜合癥是任何火星任務(wù)的首要健康風(fēng)險，但要弄清楚導(dǎo)致這種癥狀的原因，以及如何預(yù)防它，仍然是個謎。

　　對此，南威爾士大學(xué)生理學(xué)和生物化學(xué)教授達(dá)米安·貝利（Damian Bailey）認(rèn)為，大腦的某些部分最終接受了太多的血液，因?yàn)橐谎趸�氮（通常漂浮在血流中但卻看不見的分子）在血液中積聚。這使供應(yīng)大腦血液的動脈放松，從而使它們過度擴(kuò)張。由于血流量激增，血腦屏障(大腦的“減震器”)可能會不堪重負(fù)。這使得水慢慢積聚(即出現(xiàn)所謂的水腫)，導(dǎo)致大腦腫脹和壓力增加，這也可能由于排水能力受限而變得更糟。

　　你可以把它想象成一條溢出堤岸的河流。最終的結(jié)果是，沒有足夠的氧氣以足夠快的速度到達(dá)大腦相關(guān)區(qū)域。這是個大問題，也是導(dǎo)致人出現(xiàn)視覺模糊和其他影響的原因，包括音箱宇航員的認(rèn)知敏捷性(他們?nèi)绾嗡伎肌⒓�中注意力、推理和移�?。為了弄清楚這種想法正確與否，貝利需要測試一下。但他并沒有要求美國宇航局前往月球旅行，而是在綽號為“嘔吐彗星”（vomit comet）的特殊飛機(jī)上模擬失重狀態(tài)，從而逃脫了地球引力的束縛。

　　通過爬升，然后在空中俯沖，這架飛機(jī)在單次飛行中完成了多達(dá)30個這樣的“拋物線”動作，以模擬失重的感覺。它們只能持續(xù)30秒，但貝利表示，必須得承認(rèn)，這很容易讓人上癮，而且你真的會有一張浮腫的臉！所有的設(shè)備都牢牢地固定住，他們對8名志愿者進(jìn)行了測量，這些人連續(xù)四天時間、每天都要乘坐“嘔吐彗星”。

　　研究人員使用便攜式多普勒超聲設(shè)備測量供血動脈中的血流，這種儀器是通過對血液循環(huán)中的紅細(xì)胞反射高頻聲波來工作的。貝利等人還測量了取自前臂靜脈血液樣本中的一氧化氮水平，以及其他不可見的分子，其中包括自由基和腦特異性蛋白(反映大腦結(jié)構(gòu)損傷)，這些分子可以告訴我們血腦屏障是否被強(qiáng)行打開。

　　貝利的初步發(fā)現(xiàn)證實(shí)了先前的預(yù)期。在體驗(yàn)反復(fù)失重后，一氧化氮水平會上升，這與血液流動增加相一致，尤其是通過供應(yīng)大腦后部的動脈。這迫使血腦屏障打開，盡管沒有證據(jù)表明產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性腦損傷。貝利等人現(xiàn)在正計劃在這些研究的基礎(chǔ)上，利用磁共振等成像技術(shù)對大腦中的血液和液體流動進(jìn)行更詳細(xì)的評估，以證實(shí)他們的發(fā)現(xiàn)。

　　此外，他們還將探索某些對應(yīng)措施的效果，比如橡膠吸褲，它能在下半身產(chǎn)生負(fù)壓，以便幫助“吸附”血液離開宇航員的大腦。除此之外，研究人員還計劃使用藥物來抵消一氧化氮的增加。這些發(fā)現(xiàn)不僅能改善太空旅行，還能提供有價值的信息，解釋為什么“運(yùn)動重力”對大腦有益，以及它如何能預(yù)防老年癡呆和中風(fēng)等。