在俄羅斯航天局和歐洲航天局參與的國(guó)際項(xiàng)目框架內(nèi)，科學(xué)家們首次分析了使用擴(kuò)散磁共振成像和宇航員大腦牽引成像獲得的數(shù)據(jù)。研究人員發(fā)現(xiàn)大腦不同部分之間的連接發(fā)生了顯著變化，其中一些變化甚至在返回地球七個(gè)月后仍然存在。
文章發(fā)表在神經(jīng)電路前沿。留在軌道上是對(duì)人體的巨大考驗(yàn)。地球重力的缺失會(huì)導(dǎo)致前庭器官功能障礙，使肌肉工作方式不同，影響視力和其他感知器官。然而，關(guān)于人腦在失重影響下如何變化知之甚少。
與此同時(shí)，航天工業(yè)的發(fā)展速度如此之快，火星任務(wù)可能很快成為現(xiàn)實(shí)，這意味著宇航員將不得不在飛行中花費(fèi)更多時(shí)間，可能需要幾年時(shí)間。科學(xué)家們正試圖更全面地了解失重對(duì)人體的影響，這將有助于在未來(lái)找到保護(hù)宇航員健康的方法。
在他們最近的研究中，來(lái)自俄羅斯、比利時(shí)、德國(guó)、美國(guó)和澳大利亞的科學(xué)家分析了宇航員大腦白質(zhì)通路（束）的變化。白質(zhì)是連接灰質(zhì)區(qū)域的神經(jīng)纖維束，由神經(jīng)元的細(xì)胞體組成?；屹|(zhì)是一個(gè)處理器，一個(gè)信息處理的地方，而白質(zhì)是一個(gè)導(dǎo)體，一個(gè)通信通道，信號(hào)通過(guò)它在大腦的不同區(qū)域之間傳遞，以及從大腦到身體。
為了觀察白質(zhì)束的變化，參與者接受了腦擴(kuò)散磁共振成像 (dMRI)，并使用差分束成像技術(shù)分析數(shù)據(jù)。dMRI 方法最近才開(kāi)始在宇航員中使用，腦束成像是他第一次制作。該方法的獨(dú)特之處在于它允許獲得精確的三維圖像并在微觀結(jié)構(gòu)水平上研究它們。此外，彌散 MRI 對(duì)白質(zhì)中細(xì)胞外水循環(huán)的變化敏感。這很重要，因?yàn)橹皩?duì)大腦的研究表明，在太空中，顱骨內(nèi)的液體會(huì)重新分布。
科學(xué)家們對(duì)跟蹤宇航員大腦變化的動(dòng)態(tài)很感興趣。因此，參與者在飛行前、飛行后 10 天和返回地球后 7 個(gè)月接受了斷層掃描?？偣灿?12 名俄羅斯宇航員參與了該項(xiàng)目，他們平均在國(guó)際空間站停留了 172 天。
結(jié)果，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了與感覺(jué)運(yùn)動(dòng)、視覺(jué)和語(yǔ)言功能相關(guān)的大腦白質(zhì)束的多種變化。此前，研究人員已經(jīng)注意到大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)域的變化，但首次證實(shí)了變化發(fā)生在更深層次的事實(shí)，即大腦區(qū)域之間的連接。
大腦在經(jīng)驗(yàn)的影響下改變和重新將其連接的這種能力稱(chēng)為神經(jīng)可塑性。多虧了這一點(diǎn)，一個(gè)人能夠至少部分適應(yīng)極端的環(huán)境條件。誠(chéng)然，目前還沒(méi)有關(guān)于這些變化如何影響人類(lèi)健康和認(rèn)知能力的可靠數(shù)據(jù)。
另一方面，該研究的作者指出，大腦的變化不僅可以通過(guò)神經(jīng)可塑性來(lái)解釋。由于大腦某些部分的形狀發(fā)生變化，以及在失重的影響下顱骨內(nèi)液體的重新分布，部分神經(jīng)束得以重建。例如，胼胝體是連接大腦兩個(gè)半球的主要神經(jīng)通路，在相鄰腦室的壓力下會(huì)發(fā)生變化。這些是大腦中充滿(mǎn)液體的空腔，在空間中擴(kuò)展。
有趣的是，在飛行七個(gè)月后的重復(fù)斷層掃描中，宇航員大腦的一些變化仍然被保留下來(lái)?！拔覀兊难芯渴橇私獯竽X在太空中發(fā)生了什么的重要步驟之一。我們還有很多東西要學(xué)：觀察到的變化的性質(zhì)是什么——哪些是由于神經(jīng)可塑性，哪些是由于飛行中大腦中流體的重新分配和相關(guān)的解剖變化。
它們的動(dòng)態(tài)是什么 – 為什么有些在飛行后迅速消失，而另一些則持續(xù)存在。最后，這些變化與人類(lèi)成功適應(yīng)太空飛行條件有關(guān)。所有這些都是進(jìn)一步研究的前景，”該研究的作者之一、HSE 認(rèn)知研究實(shí)驗(yàn)室的首席研究員卡捷琳娜·佩琴科娃說(shuō)。
這些研究將有助于了解太空旅行者的大腦需要哪些訓(xùn)練和維護(hù)系統(tǒng)，以及現(xiàn)有的肌肉骨骼系統(tǒng)練習(xí)和模擬器。
