我们已经意识到了 太空飞行可能对人体造成的许多危害。 骨骼和肌肉质量的流失， 眼球大小和功能的变化，以及 辐射 只是长期在零重力环境下可能导致的一系列健康后果中的几个例子。但一个越来越令人担忧的研究领域是太空环境如何损害大脑，以及微重力本身如何引起大脑形状和结构的独特异常。本周发表在《JAMA Neurology》上的一项新研究提供了更多关于太空飞行如何改变大脑的令人担忧的细节。这些发现无意中强调了我们对太空对大脑健康和安全影响的了解是多么少，这构成了一个令人担忧的幽灵，随着我们开始将宇航员送往太空数年，这个幽灵肯定会越来越大。
“这些大脑变化与衰老时的变化方向相同，但发生的速度更快，”佛罗里达大学应用生理学和运动机能学教授、这项新的《JAMA》论文的合著者Rachael Seidler说。“它们随着太空任务时长的增加而增加，并且大脑变化越大，平衡能力下降也越大。”
该研究的发现围绕颅内液体的颅内运动，以及—首次—检查太空飞行如何影响大脑的白质。与灰质不同，灰质主要由神经元细胞体组成，在肌肉控制和感觉感知方面起着重要作用，白质主要由被脂肪覆盖的神经纤维组成，在不同的大脑区域和神经系统之间传递信息。
虽然灰质的发育在人20多岁时达到顶峰，但白质在此之后仍会继续发育，直到中年才会达到顶峰，这引起了更大的担忧，即太空飞行可能会有效抑制或扭曲年轻宇航员大脑发育的某些部分，而这些宇航员通常被认为适合太空任务。
已有充分证据表明，宇航员返回地球后常常感到迷失方向，在运动控制、平衡、功能性活动能力和认知方面出现障碍。而且人们已经知道，在大脑的太空飞行中，大脑会在颅骨内向上移动，而体感皮层（处理大脑感官信息的部分）的灰质体积也会增加。然而，这些各种干扰之间的关系一直不完全清楚。更重要的是，一直没有理解太空飞行对白质有什么影响。
Seidler和她的团队开发了一种新技术，利用扩散MRI (dMRI)扫描来量化宇航员大脑内的液体流动。这种扫描可以追踪大脑中水分子的运动。水分子的运动受到大脑中白质纤维束的限制，这使得研究人员能够更好地了解白质结构如何因太空飞行而改变。
NASA提供了2010年至2015年期间15名宇航员的飞行前和飞行后dMRI扫描。其中七人参加了持续不到30天的航天飞机任务，八人完成了持续不到200天的国际空间站长期任务。其中位年龄为47.2岁，12名男性，3名女性。
研究结果并非完全出乎意料：太空飞行导致大脑顶部周围液体减少，而大脑底部周围液体显著增加，这表明大脑在颅骨内的向上移动改变了液体的分布。此外，研究小组发现大脑中处理视觉和空间信息、平衡、垂直感知和运动控制的通路周围的白质发生了变化。白质变化最大的宇航员在这些过程中经历了最严重的干扰。
“这些结果与在太空中飞行的啮齿动物身上看到的变化非常吻合，这令人信服，”Seidler说。
有一些令人鼓舞的迹象表明人体可以适应。仅仅是执行过更多任务的宇航员（无论任务持续时间或累计太空天数如何）颅内液体的移动幅度较小。研究人员认为，这可能是人体能够适应微重力环境的迹象，但需要多次在不同环境之间转换才能实现。
毫无疑问，NASA和其他太空飞行组织希望避免他们的宇航员在太空中经历不安全的身体变化，尤其是大脑。不幸的是，目前的问题是数据量太少，无法充分评估这些变化的严重程度或令人担忧的程度。我们只将一小部分人送入太空，而且大多数人一次在轨时间不超过几个月。
“目前尚不清楚这些大脑变化的后果，”Seidler说。“长期随访对于了解这些大脑变化如何与衰老相互作用，以及它们如何恢复或是否恢复至关重要。” Seidler和她的团队正在收集后续的MRI扫描，这些扫描可以说明恢复过程的样子，但我们需要等到几个月或几年后才能真正了解。
此外，虽然液体移动和白质变化可能对地球生活造成困扰，但与新研究一同发表在《JAMA》上的一篇社论表明，这实际上可能是大脑适应太空环境的方式，代表着“对太空飞行环境的有益神经适应性反应”，也许不像斯坦利·库布里克执导的《2001太空漫游》。
同样，这个研究领域不幸地陷入了一个两难的境地。要更深入地了解大脑如何因太空飞行而改变，需要对准备执行这些任务的宇航员进行更广泛的研究，即使更长时间和更频繁的飞行可能会对这些人造成长期的有害影响。NASA除了在研究的进展中评估风险并谨慎行事之外，别无他法，但希望随着扩大人类在太空存在的目标开始加速，分配给这些研究的研究和资源也将增加。
