《科学画报》
开博时间：2016-07-01 14:43:00由中国科学社于1933年8月创刊，距今已有80年的历史。《科学画报》在80年的办刊历程中，形成了通俗生动、图文并茂地介绍最新科技知识，形式多样地普及科学技术的特点，对提高广大群众的科学水平，启发青年爱好科学、投身科学事业起了很大的作用，当今的不少著名学者、教授、科学家，青少年时代都曾受到它的熏陶和启发。
重力消失了，大脑变“笨”了
2012-10-29 11:09:38文/周静嫣
1997年6月，位于地球上空约
怎么会这样？这可能是太空飞行引起大脑失灵的典型案例，其主要症状包括头脑迟钝、奇怪的幻视及丧失空间感，甚至会出现身体实际状况和大脑感知状况截然不同的情形。谢天谢地，没有人在此次事件中丧生，但是当我们准备进行更长的太空飞行时，这些问题就变得非常危险。
改变对纵向尺度的认知
这种在太空中出现的大脑失灵现象被称为“太空愚钝”或“太空迷雾”，至少在20年前就有相关的文字记录。当然，有些头脑不清楚的现象单纯是由太空旅行带来的生理和心理上的压力引起的，然而在背后是不是缺乏重力也在作祟？
我们能在地球上保持身体平衡要归功于内耳中的前庭，它是位置感受器的所在，对于地心引力的作用极为敏感。前庭内的神经将信号传向眼睛和肌肉，同时前庭与大脑中很多区域发生联系，其中包括顶叶皮质等关系到人类认知能力的部分。
前庭如果出了问题，必定会影响到在地球表面生活的人类的判断。例如，研究发现，当身体倾斜135°之后，人们辨识面孔的能力会降低。其他实验发现，如果刺激内耳神经以损坏一个人的平衡感，会对其记忆力和场景想象力产生不同程度的严重破坏。
平衡感减弱在地球上就会带来如此影响，那么在太空又将如何？20年前，法国国家科学院的研究者曾要求宇航员在微重力的情况下，闭上双眼书写名字，包括横向书写和纵向书写。研究者发现，宇航员所书写的名字在尺寸上缩小了，尤其是纵向的。20世纪90年代末，研究者让“发现”号航天飞机上的两位宇航员闭眼画出立方体。结果，他们所画的横线要比竖线长。研究者得出结论，微重力影响了大脑对纵向尺度的认知。
影响大脑旋转图像的能力
低重力甚至会改变宇航员构建头脑中图像的能力。为了不通过太空旅行就能制造出低重力的效果，研究者运用了抛物线飞行的方法。飞机先向上加速飞行，乘客处于超重状态；随后飞机自由降落约20秒，在下降的过程中乘客会体验到接近于失重的感觉。研究者在抛物线飞行中向实验对象展示了各种绘图：一些伸展的手臂，或者是张开手指的手掌。实验要求实验对象判断手臂或者手掌究竟是从左边还是右边伸出来，其中涉及了大脑旋转图像的能力。在地球上完成这个任务很容易，但是在重力极其微弱的情况下则需要相当长的时间。
重要的是，当被展示的绘图是抽象物体而不是身体部位时，参加实验的志愿者的大脑在旋转图像时并未出错。这表明，失重只对某些认知功能有影响，而对另一些没有。
为飞船领航或者驾驶月球车都对宇航员的视觉和空间感有很高的要求，不难想象上述影响会让宇航员在执行太空任务时受挫。例如，“阿波罗”登月行动的成员都曾报告当驾驶月球车漫步时，他们经常会对倾斜的地形判断错误，在低洼处行驶时总会感到要翻车，以至于要减速前进。
产生种种错觉
更糟的是，微重力会让宇航员辨不清方向并产生错觉。一位航天飞机的飞行员报告说，当他一觉醒来拉开舱内的窗帘时，发现地球的位置跟他睡觉前不同了。这被称为“视性再定向错觉”——宇航员感觉周围的环境全颠倒了，地板变成了天花板，左面变成了右面。他觉得非常不舒服，并呕吐起来。除了生理上的不适，这种感觉会导致严重的错误，如把开关拨错方向。
是什么导致了这些奇怪现象？因为缺乏从前庭输入的信号，大脑依赖视觉系统来判断什么向上什么向下。当视觉提示不明确或者突然生变时，大脑将依据周围环境来重新定位，这便使得宇航员产生了视性再定向错觉。
还有宇航员报告了被称为“倒置错觉”的相关现象——感到自己头朝下脚朝上，即使闭着眼睛也无法消除这种感觉。这或许是人进入微重力的状态后，生理上的变化所引起的副作用。因为没有向下拉扯的重力作用于血管，血液便从手足末端流向躯干和头部，宇航员的脸肿了，眼鼓了，腿细了，这些变化可能让大脑产生了人是倒立着的错觉。
有研究者认为，倒置错觉与灵魂出窍以及房屋倾斜错觉类似。房屋倾斜错觉是指在地球上的人们突然感到自己的视域旋转了90°或者彻底上下颠倒了。大脑的颞顶联合区是将前庭输入信号、视觉信号和从关节、肌腱以及肌肉传来的信号整合在一起的地方，如果在整合处理的过程中发生错误就会导致上述现象。研究者怀疑微重力可能会对颞顶联合区的整合处理过程起到类似的破坏作用。研究者正在进行相关实验测试这一假设。
寻找解决方案
探索太空飞行中认知能力的变化可以满足科学家的好奇心，对宇航员而言，重要的是这些研究能够减少由此引发事故的危险性。目前为止已经有了一些可行的解决方案。例如，一件配置了空气包的救生夹克能帮助宇航员获得方向感。充气膨胀时，空气包对胸腔产生机械压力，使得参与模拟飞行的志愿者更有效地判断自己的方位。
美国宾夕法尼亚大学的研究者研发出一套预警系统，通过监控宇航员的反应时间来判断其认知能力是否出现问题。这一系统已安装在国际空间站所有的支持电脑上，研究者可以随时收集空间站上宇航员的数据。
数据分析结果也许能反映当宇航员身处太空时，他们的认知能力是随着滞留时间变长而下降，还是最终适应了微重力的环境重新恢复了能力。如果是后者，可能看上去是好消息，但是对探测火星的任务来说并不见得。要是宇航员在太空飞行中适应了微重力，当他们抵达火星时就会立即面临挑战，因为那里的重力是地球上的3/8。无人知晓如此剧烈的转变会对宇航员的能力产生何种影响，他们还能否驾驶飞船顺利登陆火星？
对于火星探测可能遇到的问题，一个可行的方法就是在太空旅行途中让宇航员们待在离心分离机内旋转，利用人工制造出的重力帮助宇航员适应火星上的条件。甚至可以让飞船整体旋转，如同电影《2001太空漫游》中表现的那样。
这些办法听起来有些奇怪，但是当我们发现越来越多微重力对大脑的影响时，它们就成为最有效的办法。正如“和平”号空间站的宇航员们知道的，“太空迷雾”在关键时刻可能带来打击。在那起事故中，幸运化解了灾难，但是指望下次也能同样幸运就很愚蠢了。
