外太空如何使宇航员头脑迟钝

O.n凌晨在1783年6月潮湿，第一个热气球在法国阿诺里市被抬上了天空。它飞到3000英尺的高空，被带到近两英里的高空，最终降落在一个葡萄园里。它飞空;安全并不是保证。几个月后，另一个气球被送到巴黎上空，这次载着一只羊、一只鸭子和一只公鸡。考虑到鸭子有飞行的倾向，人们预计它不会有问题，但旁观者对绵羊和公鸡就不太确定了，因为它们和我们一样是地面生物。在飞行了与第一个气球相似的高度和距离后，这些动物被发现在着陆后没有受到伤害(尽管羊已经到处撒尿)。随后，人类首次乘坐热气球，航空时代正式开始。

今天，送人上天的想法似乎很老套，除非最终目的地是另一个像火星的星球，或者，比邻星b．这些遥远的目的地给人类探险家的健康带来了一系列新的担忧——这不再仅仅是我们的火箭和宇航服是否会失败的问题。相反，研究人员正在努力揭示在长时间的深空航行中，人体可能会发生的复杂的、潜在的变化，部分原因是失重(微重力)和电离辐射。在太空中,说美国宇航局戈达德飞行中心的建筑师和工程师Ruthan Lewis说:“你经常被轰炸。”

事实证明扰乱我们的身体在地球引力的约束下进化的状态划分通过高能原子和光子，对我们的大脑并不是特别好。科学家已经证明，这些深空危险会抑制思维过程，比如推理和记忆，但原因并不清楚。不过，最近的两项研究帮助研究人员理解了这是如何发生的。

在第一研究，由来自卢马琳达大学的五个研究人员进行的，老鼠的后躯长时间悬挂在地面上，以模仿微匍匐，并位于放射性钴板旁边，以模仿低水平但长期接触伽玛辐射。研究人员发现证据表明，血脑屏障的组合 - 一种紧密连接的细胞的集合，可防止血液中的大多数物质到达大脑 - 在更大程度上，而不是暴露于自己的任何因素。

他们可以通过致电水分蛋白-4的水调节蛋白的脑中的相对升高的存在，已知当血脑屏障受到损害时的数量增加。通过杀死小鼠来确定，使用水上蛋白-4结合抗体染色其血管的几个部分，然后是对第一抗体具有高亲和力的第二抗体，含有绿色荧光染料，然后测量强度每个脑部分的荧光作为存在的蛋白质量的指标。Aquaporin-4的增加与小鼠的细微行为变化有关，包括增加风险增加，根据鼠标在升高的零迷宫中露出的时间（等等捕食者），包括一个组成的圆环交替的开放和封闭部分。

与未暴露在微重力和辐射下的小鼠相比，暴露在微重力和辐射下的小鼠愿意在开放区域待更长的时间。目前尚不清楚为什么水通道蛋白-4的增加会导致更多的冒险行为，但它可能与炎症导致的损害有关，这些损害是由白细胞及其产物在大脑外的血液中穿过血脑屏障造成的。这表明，前往火星的宇航员在深空旅行的风险规避程度将低于正常水平，这可能——考虑到外太空无情的本质——影响他们任务的成功。如果船员的冒险行为在旅途中发生变化，确保有效管理风险就会变得更加困难。

第二个研究，Andrew J.Wyroubek是加州大学的生物物理学家，伯克利大学和Richard A. Britten，弗吉尼亚州医学院的辐射生物学家，轰炸了大鼠具有高速铁原子（一种颗粒辐射形式，而不是相反的大鼠对于第一项研究中的伽玛辐射）扰乱了他们的空间记忆学习。O.ver three days, after having exposed them to one of five incremental doses of radiation, the researchers tested the rats’ ability to escape a Barnes maze, essentially a circular dinner table with 20 holes—only one being the true exit—evenly spaced around the surface’s perimeter. “The average unirradiated rat took about half as much time to find the escape hole on day 3 (the last day of training) compared to the first day of training,” the researchers write, but animals who received a dose of 20 grays, in line with the expected radiation exposure while on a long space trip, on average, actually “took more time to find the location of the escape hole on the去年与训练的第一天“（强调我的）。

这是关于，鉴于空间记忆学习是许多任务的基本一部分，毫无疑问，毫无疑问，毫无疑问，毫无疑问，驾驶航天器或在船舶基础设施上进行维护和维修。

然而，老鼠的学习能力对辐射的敏感性似乎有遗传因素的影响。即使它们是远亲，接受同样剂量辐射的老鼠在空间学习和记忆方面受到的影响并不相同。对数据进行更仔细的检查后发现，老鼠分为两组:学习能力差的和学习能力好的。随着辐射剂量的增加，空间记忆学习的平均下降是由每个暴露组中学习能力差的学习者驱动的，而学习能力好的学习者并没有因为辐射暴露而表现出任何可感知的学习行为变化。

人类也可能存在同样的基因变异，这将影响我们下一步的太空探索。正如两位作者在讨论中沉思的那样，“在未来，我们可能能够对太空旅行者或癌症患者进行预筛，以区分哪些人对辐射诱导的神经毒性和异常行为反应有抵抗力，哪些人对辐射敏感。”

很有可能我们还需要使用船上的对抗措施，比如辐射屏蔽——可能是策略性地放置水、塑料或一些新制造的材料或力场，说希拉·蒂博(Sheila Thibeault)是弗吉尼亚州汉普顿市NASA兰利研究中心(Langley Research Center)的材料研究员。保护大脑的饮食和药物，甚至通过离心创造人工重力，也可能被证明是必要的。

希望这足以让宇航员保持最佳的精神状态，并为探索其他星球做好准备，而且在以后的生活中不会有医疗影响。作为一个发人深省的纸在科学报告那是在7月份发表的，冒险到月球的宇航员可能比心血管疾病死亡四倍，而不是在地球保护磁层内留在轨道上的那些。

克里斯·德拉吉是来自加拿大的科学作家。在推特上关注他@RosinCerate．

主要照片是由Robert Couse-Baker通过Flickr提供的。