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藏文科普 | 在太空中,人的大腦重新“擺兵佈陣”

作者:楊陽

藏文科普 | 在太空中,人的大腦重新“擺兵佈陣”

藏文科普 | 在太空中,人的大腦重新“擺兵佈陣”

藏文科普 | 在太空中,人的大腦重新“擺兵佈陣”

如今,藉助發達的網路技術,我們可以實時觀看天宮空間站中宇航員們工作及生活的直播。和在地面不同,太空中宇航員們總是“飄”著的,人類的身體在進化過程當中早就熟悉了地球引力,長時間待在太空失重環境下的宇航員回到地球后終究會有一些不適應。在太空失重狀態下,就連人體的“司令部”——大腦也會發生一些意想不到的改變,人類的大腦在太空中被“重塑”了,這是怎麼一回事呢?

藏文科普 | 在太空中,人的大腦重新“擺兵佈陣”

自20世紀50年代以來,大量的研究已經證實,長時間的太空生活會對人體的新陳代謝、熱調節、心律、肌張力、骨密度、呼吸系統等產生影響。其中一種叫作視覺障礙顱內壓綜合徵,它是一種會影響視力、使人產生頭痛的太空病。

也許我們想象不到,太空的失重環境還會影響我們的大腦。這種疾病的根源在於人體的中央處理器(大腦)。雖然視覺障礙顱內壓綜合徵很早就被發現,而且得到了人們的重視,但是其致病機理直到2020年才得到揭示,原因很簡單:人類的大腦在太空中移位了。

藏文科普 | 在太空中,人的大腦重新“擺兵佈陣”

一名宇航員的大腦核磁共振成像照片,在一次長時間太空飛行前(圖左)與後(圖右)對比,太空飛行後,宇航員大腦中央溝變窄,腦脊液和腦蛋白質擴張

保護大腦的液體——腦脊液

其實,人類的大腦並不是緊貼著頭骨生長的,大腦泡在一攤“水”裡,這攤“水”叫作腦脊液,是存在於腦室及蛛網膜下腔的一種無色透明的液體,大概有150毫升,相當於半盒牛奶的含量。別小看大腦裡的這點水,它可有著大用處。

人類的大腦是身體最重要的神經器官,一切高階的思考活動都在此處進行。而連線大腦的還有一條神經的高速公路——脊髓。它負責將大腦的指令分發傳達下去。

腦脊液包圍並支援著整個大腦及脊髓,正是腦脊液幫助固定了大腦的位置。而且腦脊液每時每刻都在更新,幫大腦帶走代謝廢物。

如果說大腦是CPU(中央處理器),那麼腦脊液就相當於冷卻液。而且這股冷卻液還能幫助穩定我們的大腦,在遭遇外來衝擊的時候吸收掉一部分力量,起到一定的保護作用。

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腦脊液示意圖

大腦重新“擺兵佈陣”

科學家研究發現,在太空長時間飛行的宇航員,大腦中的腦脊液分佈發生了改變。在他們的頭顱當中,大腦下部區域比上部區域有著更多的腦脊液。也就意味著,在太空中,宇航員的大腦位置發生了改變,悄悄“提升”了。

這是什麼原因呢?科學家發現,可能是由於方向感應系統失靈。

我們知道,

感應方向主要依靠人類的耳石。耳石位於內耳深處,就是一塊小小的“石頭”。不過這塊“石頭”可不一般,耳石周圍有著複雜的感覺器官,可以依靠重力、慣性來幫助人們判斷方向,保持平衡。

然而,在太空的失重條件下,耳石也“飄”了起來,這麼一來,大腦就會找不到方向,自然也無法判斷環境產生了哪些改變。於是,腦脊液分佈就產生了錯亂,進而導致大腦位置的變化,大腦的腦脊液代謝也就產生了混亂。通常來說,宇航員的腦脊液多於未進入過太空的地球居民。在太空待久了,在大腦深處產生腦脊液結構——腦室會產生擴張。

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耳石結構圖

而另一個產生變化的結構便是腦白質。

腦白質幫助人類處理視覺與空間、平衡感、垂直感知,以及運動控制資訊。科學家認為,腦脊液增加帶來的壓力導致腦中的水分被“壓”進了腦白質,從而造成了腦白質的膨大,進而影響了宇航員的平衡感等。

腦脊液和腦白質的擴張擠佔空間,自然就需要有其他結構進行縮小。縮小的就是宇航員的腦垂體,這是一種分泌各種重要激素的結構。而這對人體代謝活動產生的影響可就多了。

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腦白質結構圖

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