在俄羅斯航天局和歐洲航天局參與的國際項目框架內(nèi)，科學(xué)家們首次分析了使用擴散磁共振成像和宇航員大腦牽引成像獲得的數(shù)據(jù)。研究人員發(fā)現(xiàn)大腦不同部分之間的連接發(fā)生了顯著變化，其中一些變化甚至在返回地球七個月后仍然存在。

文章發(fā)表在神經(jīng)電路前沿。留在軌道上是對人體的巨大考驗。地球重力的缺失會導(dǎo)致前庭器官功能障礙，使肌肉工作方式不同，影響視力和其他感知器官。然而，關(guān)于人腦在失重影響下如何變化知之甚少。

與此同時，航天工業(yè)的發(fā)展速度如此之快，火星任務(wù)可能很快成為現(xiàn)實，這意味著宇航員將不得不在飛行中花費更多時間，可能需要幾年時間?？茖W(xué)家們正試圖更全面地了解失重對人體的影響，這將有助于在未來找到保護宇航員健康的方法。

在他們最近的研究中，來自俄羅斯、比利時、德國、美國和澳大利亞的科學(xué)家分析了宇航員大腦白質(zhì)通路（束）的變化。白質(zhì)是連接灰質(zhì)區(qū)域的神經(jīng)纖維束，由神經(jīng)元的細胞體組成?；屹|(zhì)是一個處理器，一個信息處理的地方，而白質(zhì)是一個導(dǎo)體，一個通信通道，信號通過它在大腦的不同區(qū)域之間傳遞，以及從大腦到身體。

為了觀察白質(zhì)束的變化，參與者接受了腦擴散磁共振成像 (dMRI)，并使用差分束成像技術(shù)分析數(shù)據(jù)。dMRI 方法最近才開始在宇航員中使用，腦束成像是他第一次制作。該方法的獨特之處在于它允許獲得精確的三維圖像并在微觀結(jié)構(gòu)水平上研究它們。此外，彌散 MRI 對白質(zhì)中細胞外水循環(huán)的變化敏感。這很重要，因為之前對大腦的研究表明，在太空中，顱骨內(nèi)的液體會重新分布。

科學(xué)家們對跟蹤宇航員大腦變化的動態(tài)很感興趣。因此，參與者在飛行前、飛行后 10 天和返回地球后 7 個月接受了斷層掃描?？偣灿?12 名俄羅斯宇航員參與了該項目，他們平均在國際空間站停留了 172 天。

結(jié)果，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了與感覺運動、視覺和語言功能相關(guān)的大腦白質(zhì)束的多種變化。此前，研究人員已經(jīng)注意到大腦皮層運動區(qū)域的變化，但首次證實了變化發(fā)生在更深層次的事實，即大腦區(qū)域之間的連接。

大腦在經(jīng)驗的影響下改變和重新將其連接的這種能力稱為神經(jīng)可塑性。多虧了這一點，一個人能夠至少部分適應(yīng)極端的環(huán)境條件。誠然，目前還沒有關(guān)于這些變化如何影響人類健康和認知能力的可靠數(shù)據(jù)。

另一方面，該研究的作者指出，大腦的變化不僅可以通過神經(jīng)可塑性來解釋。由于大腦某些部分的形狀發(fā)生變化，以及在失重的影響下顱骨內(nèi)液體的重新分布，部分神經(jīng)束得以重建。例如，胼胝體是連接大腦兩個半球的主要神經(jīng)通路，在相鄰腦室的壓力下會發(fā)生變化。這些是大腦中充滿液體的空腔，在空間中擴展。

有趣的是，在飛行七個月后的重復(fù)斷層掃描中，宇航員大腦的一些變化仍然被保留下來?！拔覀兊难芯渴橇私獯竽X在太空中發(fā)生了什么的重要步驟之一。我們還有很多東西要學(xué)：觀察到的變化的性質(zhì)是什么——哪些是由于神經(jīng)可塑性，哪些是由于飛行中大腦中流體的重新分配和相關(guān)的解剖變化。

它們的動態(tài)是什么 – 為什么有些在飛行后迅速消失，而另一些則持續(xù)存在。最后，這些變化與人類成功適應(yīng)太空飛行條件有關(guān)。所有這些都是進一步研究的前景，”該研究的作者之一、HSE 認知研究實驗室的首席研究員卡捷琳娜·佩琴科娃說。

這些研究將有助于了解太空旅行者的大腦需要哪些訓(xùn)練和維護系統(tǒng)，以及現(xiàn)有的肌肉骨骼系統(tǒng)練習(xí)和模擬器。