作者：列日大学

 

 

太空飞行后，后扣带回皮层与大脑其他部分的连通性降低了。与飞行前的扫描相比，宇航员在飞行后表现出后扣带回皮层（PCC）参与全脑连接的程度降低。在宇航员组的两次扫描中，从扣带回皮层簇中提取的单个内在连接对比度（ICC）值（灰色）证实了大多数宇航员的这种下降效应（红色：平均值）。为便于比较，对照组（n = 14）的 ICC 值在不同时间段内未显示出显著变化（平均变化近似于零）。子图总结了两个时间点之间的估计差异。误差条表示 95% 的置信区间。切片坐标为 MNI 空间。统计显著性基于体素水平上未校正的 p < 0.005，以及群集水平上校正了家族性误差的 p < 0.05（n = 15）。来源：Communications Biology (2023)。DOI: 10.1038/s42003-022-04382-w

比利时安特卫普大学（University of Antwerp）和列日大学（University of Liège）的科学家们发现了人类大脑在太空中呆了六个月后是如何发生变化并适应失重状态的。其中一些变化甚至在返回地球八个月后仍然持续。即将成为第三位进入太空的比利时人拉斐尔-利热瓦承认这项研究的重要性，"为新一代宇航员执行更长时间的任务做好准备"。

 

一个孩子学会了不把杯子掉在地上，或者一个网球运动员预测来球的轨迹以准确击球，这些都是大脑如何结合重力物理定律在地球上发挥最佳功能的例子。进入太空的宇航员生活在失重环境中，大脑关于重力的规则不再适用。

 

一项关于宇航员大脑功能的新研究揭示了在国际空间站（ISS）执行为期六个月的任务后，大脑的组织结构发生了怎样的变化，显示了在失重环境中生活所需的适应性。研究结果发表在《通信生物学》（Communications Biology）杂志上。

 

安特卫普大学通过欧洲航天局领导了这一 BRAIN-DTI 科学项目。研究人员在14名宇航员执行太空任务之前和之后多次采集了他们大脑的磁共振成像（MRI）数据。研究人员利用一种特殊的核磁共振成像技术，收集了宇航员在静息状态下的大脑数据，因此没有让他们参与特定的任务。这种静息状态功能磁共振成像技术使研究人员能够研究大脑的默认状态，并找出这种状态在长期太空飞行后是否会发生变化。

 

学习效果

最近，研究人员与列日大学合作，对静止状态下的大脑活动进行了分析，结果揭示了特定区域的功能连接性是如何变化的。

 

"安特卫普大学的 Steven Jillings 和 Floris Wuyts 说："我们发现，航天飞行后，支持整合不同类型信息而不是每次只处理一种类型信息（如视觉、听觉或运动信息）的区域的连通性发生了变化。

 

"此外，我们还发现，在回到地球的八个月里，这些改变的交流模式中的一些仍被保留了下来。与此同时，大脑的一些变化也恢复到了太空任务前这些区域的功能水平。

 

这两种变化情况都是有道理的：大脑交流的保留变化可能表明了一种学习效应，而短暂的变化可能表明对重力水平变化的适应更为敏锐。

 

"这个数据集和他们的参与者本身一样非常特别。早在2016年，我们就历史性地首次展示了太空飞行如何影响单个宇航员的大脑功能。几年后，我们现在处于一个独特的位置，可以对更多宇航员的大脑进行多次调查。因此，我们破译人类大脑潜能的信心更足了，"这项工作的共同导师雅典娜-德梅尔齐博士（列日大学GIGA研究所）说。

 

新一代宇航员

"了解失重引发的生理和行为变化是计划人类太空探索的关键。因此，利用神经成像技术绘制大脑功能变化图是为新一代宇航员执行更长时间任务做好准备的重要一步，"Raphaël Liégeois说，他是工程科学博士（ULiège），毕业论文涉及神经科学领域，未来将成为欧空局宇航员。

 

研究人员对这些结果感到兴奋，尽管他们知道这只是我们了解太空旅行后大脑交流变化的第一步。例如，我们仍然需要研究太空旅行后的行为后果究竟是什么。