摘要：根据欧洲航天局 (ESA) 与安特卫普大学领导的国际研究团队（Roscosmos）之间的合作项目，宇航员大脑会进行自我重建，以适应在太空中的长时间停留。
2022年2月19日，发表在Frontiers in Neural Circuits上的一项新研究（图1）首次分析了长时间太空飞行后，大脑中发生的结构连接变化。结果显示在几个白质束（例如感觉运动束）中发生了显著的微观结构变化。这是第一项分析长期太空飞行后大脑中发生的结构连接变化的研究，该研究可以为未来研究人类太空探索期间大脑变化的全部范围奠定基础。
图1. 研究成果（图源：Frontiers in Neural Circuits）
结果发现：
1、大脑自身的神经可塑性能够改变其形状和功能以适应长时间的太空飞行。
2、经历太空中的延长时间后，大脑几个运动区域之间的神经连接在几个白质束（例如感觉运动束）中有显著的微观结构变化。
3、与地球上相比，在失重状态下，宇航员需要大幅度调整他们的动作来保持平衡，而大脑会做出自己的适应来帮助他们适应。
4、后续扫描显示，在返回地球 7 个月后，这些变化仍然可见。
人类大脑可以在我们的一生中改变结构和功能，以适应环境的变化。随着人类对太空的探索进入新的时期，了解太空飞行对人类大脑的影响至关重要。先前的研究表明，太空飞行有可能改变成人大脑的形状和功能。
安特卫普大学的Floris Wuyts博士通过欧洲航天局 (ESA) 和 Roscosmos 之间的合作项目，领导了一个国际研究小组，致力于研究人类大脑在太空中的变化。
Wuyts和他的同事们首次在深部脑白质束水平上研究了太空飞行后大脑的结构变化。白质是指大脑中负责灰质与身体之间以及各个灰质区域之间通信的部分。简而言之，白质是大脑的沟通渠道，而灰质是进行信息处理的地方。
拥有“自我调整”能力的大脑
Wuyts和他的团队研究对象为12名参与了平均172天的长期任务的男性宇航员，在太空飞行前后对宇航员分别进行了扩散MRI (dMRI) 扫描，在太空飞行七个月后持续收集了八次后续扫描。
为了研究太空飞行后的大脑结构和功能，研究人员使用了一种称为纤维束成像的大脑成像技术。Wuyts解释说：“纤维束成像提供了一种大脑的通路连接方案。我们的研究首次使用这种特定方法来检测太空飞行后大脑结构的变化。”
研究人员发现了“学习型大脑”概念的证据；换句话说，大脑必须适应太空飞行的神经可塑性水平。德雷塞尔大学的第一作者安德烈·多罗辛说：“我们发现大脑的几个运动区域之间的神经连接发生了变化，这些运动区域是发起运动命令的大脑中心。与地球相比，在失重状态下，宇航员需要大幅调整身体的运动策略。我们的研究表明，他们的大脑已经重新构建通路连接。”后续扫描显示，返回地球七个月后，这些变化仍然可见。
Wuyts解释说： “从之前的研究中，我们知道这些运动区域在太空飞行后显示出适应迹象。”随后，通过对大脑解剖变化的观察，发现大脑中的胼胝体结构发生了变化，而这种变化是由脑室扩张导致的。胼胝体与脑室相邻，是连接大脑两个半球的中央高速公路。脑室是一个充满液体的连通网络，会因太空飞行而扩张。Wuyts表示：“我们最初在胼胝体中发现的结构变化实际上是由脑室扩张引起的，从而导致相邻神经组织的解剖学变化。最初人们认为大脑中存在真正的结构变化，但我们只观察到形状变化。”
太空旅行对人类大脑的影响值得深究
目前，通过对航天员肌肉和骨质流失的研究，提出科学指导，如每天至少锻炼两个小时。此次研究表明有必要了解太空飞行如何影响我们的身体，特别是对人类大脑的长期影响。未来的研究可能会证明大脑也需要采取对策，来应对太空飞行的影响。
Wuyts表示：“这些发现为我们提供了新的思路。由于这项研究的开创性，我们还不知道太空飞行会对大脑产生什么样的长期影响。但是，这些结果有助于我们全面了解太空旅行者大脑中发生的变化。保持这一研究方向至关重要，它可以使用不同的技术从不同的角度寻找太空飞行引起的大脑变化。”
撰文|文竞择
排版|乔维钧
参考资料：
[1]Doroshin A, Jillings S, Jeurissen B, et al. Brain Connectometry Changes in Space Travelers After Long-Duration Spaceflight. Frontiers in Neural Circuits.2022;DOI:10.3389/fncir.2022.815838
