失重狀態下，我們的大腦會發生一些奇怪的事情

NASA承諾在20世紀30年代年將人類送到火星。這是非常雄心勃勃的目標，就像你所認為的，宇航員們要度過三到六個月的漫長旅途達到火星，然後在火星上度過最多兩年時間直到下一次行星排列最適合飛船發射回家。但是這意味著宇航員們要在微重力環境下呆起碼三年的時間，這已經遠遠超過目前由俄羅斯宇航員瓦萊里·波利亞科夫所保持的438天連續微重力太空生活市場的記錄。

以前科學家們對太空旅行的努力都集中在如何克服重力將宇航員們送入月球。而現在，科學家們仍然在關注重力，關注重力對宇航員們身體健康的影響尤其是大腦方面，並如何減輕這種影響。畢竟人類已經進化成了適應地球的重力(1g)，而不是太空的失重(0g)環境或火星的微重力環境(0.3g)。

人類大腦是如何應對微重力或無重力環境的呢？我們對這方面的相關信息實在是比較缺乏。而我們所了解的是一種被稱為「查理·布朗效應」或「豬頭鳥腿綜合征」的現象。即宇航員的臉充血變紅，同時臉變腫脹，腿部因為血液流向上半身導致腿部肌肉血管收縮變細的一種僅在失重狀態下會出現的癥狀。

同時由於血液和腦脊液等體液在失重狀態下相對向上運動還會導致出現空間運動病、頭痛和噁心等癥狀。由於大腦失去重力的束縛，漂浮在顱內，可能會導致視力出現模糊，這些癥狀統稱為視力損傷和顱內加壓綜合征。

雖然NASA已經認為這些綜合征是宇航員前往火星征途上的首要健康威脅，但是現在還沒有明確的辦法來弄清楚如何預防這些情況的出現。

文章作者認為大腦的某些部分因為血液中不可見的一氧化氮分子的過多積累，會導致接受過多的血液。這會使得給大腦供血的動脈舒張，從而相對供應的血液就會激增，這會使得充當大腦減震器的血腦屏障因工作量增大而力有不逮。同時這會導致腦內水的集聚，從而引起腦腫脹和壓力增加。

這就像河水漫過堤壩，最終會導致大腦的某些部分缺氧，旱的旱死，澇的澇死。這就解釋了為什麼宇航員會出現視覺模糊，對其肢體運動的影響和影響宇航員的其他認知敏捷性，包括他們思考、集中注意力、推力能力等。

作者為了驗證自己的理論，通過一架快速爬山和下降的飛機來模擬失重條件來實驗。這架飛機每次執行任務可以執行三十多次拋物線下降來模擬失重的感覺，雖然每次只有短短三十秒鐘。但在這30s里，作者的確觀察到了志願者臉上所出現的查理·布朗效應所特有的腫脹充血的臉。通過使用攜帶型的多普勒超聲波探測器來對8名志願者的供應大腦血液的不同動脈的血流量監測，和對志願者前臂靜脈血樣以及類似一氧化氮等無形分子例如自由基和腦特異蛋白的監測，來反饋志願者的血腦屏障是否在失重環境中被迫打開。

初步試驗證實了作者的猜測。一氧化氮等無形分子的濃度隨著失重的反覆作用而升高。同時血流量的增加迫使血腦屏障打開，幸好沒有證據表明志願者們存在結構性的腦損傷。作者正計劃對此研究進行跟蹤，並使用核磁共振等成像技術來對大腦中的血流供應量進行更詳細的評估。

同時作者還提出了一些應對措施，例如讓宇航員穿橡膠抽吸褲，這種褲子可以在宇航員的下半身產生負壓來幫助大腦抽取過多的血液，以及一些低效一氧化氮等分子的藥物。這些發現不僅僅能改善宇航員們的太空旅行體驗，也能說明為什麼運動對大腦有好處，以及運動如何能預防老年痴呆和中風。

本文作者，達米安·貝利，南威爾士大學生理學和生物化學教授。

本文譯自 sciencealert，由譯者 利維坦 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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