太空旅行影響大腦的工作方式 _太空

太空飛行后，后扣帶皮層與大腦其余部分的連接性降低。在飛行后，與飛行前掃描相比，宇航員表現出后扣帶皮層(PCC)在全腦連接中的參與減少。在宇航員組的兩次掃描中從PCC聚類中提取的個人內在連接對比度(ICC)值(灰色)證實了大多數宇航員的這種遞減效應(紅色:平均值) 。為了進行比較，在對照組(n = 14)中，ICC值沒有顯示出隨時間的顯著變化(平均變化接近于零) 。子圖總結了兩個時間點之間的估計差異。誤差線表示95%的置信區(qū)間。切片坐標在MNI空間。統(tǒng)計顯著性基于在體素水平未校正的p < 0.005，隨后在聚類水平校正了家族誤差的p < 0.05(n = 15) 。Credit: Communications Biology (2023). DOI: 10.1038/s42003-022-04382-w
據by University de Liege：安特衛(wèi)普大學和列日大學(比利時)的科學家發(fā)現了人類大腦在太空中六個月后如何改變和適應失重狀態(tài) 。一些變化被證明是持久的——甚至在回到地球八個月后。即將成為第三位進入太空的比利時人拉斐爾·里·吉歐瓦(raphal Liégeois)承認這項研究的重要性， “為新一代宇航員執(zhí)行更長的任務做準備。”
一個學會不把杯子掉在地上的孩子，或者一個預測來球路線以準確擊中它的網球運動員，都是大腦如何整合重力物理定律以在地球上實現最佳功能的例子。去太空的宇航員居住在失重環(huán)境中，大腦關于重力的規(guī)則不再適用。
一項關于宇航員大腦功能的新研究揭示了在國際空間站(ISS)執(zhí)行六個月任務后大腦組織的變化，展示了在失重狀態(tài)下生活所需的適應能力。該發(fā)現發(fā)表在《通訊生物學》雜志上。
安特衛(wèi)普大學通過歐洲航天局領導了這個BRAIN-DTI科學項目。磁共振成像(MRI)數據取自14名宇航員在太空任務之前和之后的幾次大腦。使用一種特殊的核磁共振成像技術，研究人員收集了宇航員在休息狀態(tài)下的大腦數據，因此沒有讓他們從事特定的任務。這種靜息態(tài)功能磁共振成像技術使研究人員能夠調查大腦的默認狀態(tài)，并找出這種狀態(tài)在長期太空飛行后是否會改變。
學習效果
在與列日大學的合作下，最近對大腦靜止活動的分析揭示了功能連接性在特定區(qū)域的變化，功能連接性是大腦某些區(qū)域的活動與其他區(qū)域的活動相關聯(lián)的標志。
“我們發(fā)現，在支持不同類型信息整合的區(qū)域，空間飛行后連通性發(fā)生了變化，而不是每次只處理一種類型的信息，如視覺、聽覺或運動信息， ”史蒂芬·吉林斯和芙羅莉絲·烏伊茨(安特衛(wèi)普大學)說。
“此外，我們發(fā)現有些改變的交流模式在回到地球的八個月中一直保留著。與此同時，一些大腦變化回到了太空任務前這些區(qū)域的功能水平。”
這兩種變化情景似乎都有道理:大腦交流的持續(xù)變化可能表明學習效果，而短暫的變化可能表明對變化的重力水平的適應更加敏銳。
“這個數據集和他們的參與者一樣特別。早在2016年，我們就歷史性地首次展示了太空飛行如何影響一名宇航員的大腦功能。幾年后，我們現在處于一個獨特的位置，可以多次研究更多宇航員的大腦。因此，我們正在更有信心地破譯人類大腦的潛力，”這項工作的共同負責人Athena Demertzi博士(GIGA研究所，列日大學)說。
新一代宇航員
“理解失重引發(fā)的生理和行為變化是計劃人類太空探索的關鍵。因此，使用這項工作中完成的神經成像技術繪制大腦功能的變化是為新一代宇航員進行更長時間的任務做準備的重要一步，”raphal Liégeois ，工程學博士(ULiège)說，他的論文涉及神經科學領域，是未來的歐空局宇航員。
研究人員對結果感到興奮，盡管他們知道這只是我們了解太空旅行后大腦交流變化的第一步。例如，我們仍然需要調查這些大腦通信變化的確切行為后果是什么，我們需要了解在外層空間度過的更長時間是否會影響這些觀察，以及大腦特征是否有助于選擇未來的宇航員或在太空旅行期間和之后監(jiān)測他們。