據外媒報導，隨著長時間的太空任務在不久的將來成為現實，科學家們正在試圖尋找新的方法來減輕重力降低對人體的負面影響。來自賓夕法尼亞大學的一個研究小組領導的一項新研究表明，微重力會對認知表現產生負面影響，並且遺憾的是，短暫暴露在人工重力下並不能緩解這個問題。

目前的載人火星返回計劃意味著，了解人類大腦在幾年失重狀態下發生的變化至關重要。越來越多的研究表明，宇航員在太空中待的時間越長他們的大腦就會發生顯著的變化。

對宇航員在國際空間站(ISS)停留幾個月後的太空生理影響的研究顯示，宇航員的白質和灰質發生了顯著變化。這些變化會導致視力模糊，甚至還會影響宇航員正常行走的能力。但也許最值得關注的是這些神經生理變化如何影響認知和行為。

在沒有地球引力的情況下，體內的液體會傾向於上升。而這可能導致無害的面部腫脹，但更多的是關於認知的問題如迷失方向、反應時間減慢等。

近半個世紀以來，地球上的科學家們已經採用了一種新方法來研究微重力的生理影響。這種方法被稱為頭朝下躺床上休息法(HDBR)，本質上是讓參與者以輕微的六度角長時間躺著。

這項新HDBR研究招募了24名受試者，時長60天。在研究一系列認知表現領域的神經影響的同時，該研究也在尋找是否存在人工重力的臨時爆炸可以減輕任何有害影響。

這項研究的研究人員之一Mathias Basner指出：“參與者定期完成10項專門為宇航員設計的與太空飛行相關的認知測試如空間定位、記憶、冒險和情緒識別。主要目標是查明每天30分鐘的人工重力–無論是連續的還是6次的5分鐘–能否防止由於在太空飛行中經歷微重力所固有的機動性和體液頭向移動減少所造成的負面後果。”

據了解，研究對像被分為三組。其中一組也就是對照組，只是簡單地在HDBR位置停留了60天。另外兩組每天則在模擬人工重力作用的離心機中伸展旋轉。

這項新研究的另一位作者Alexander Stahn表示，設計這個離心機試驗是為了複製將人工重力部署在航天器上的最具成本效益的方式。他說道：“有兩種方法在太空飛行中產生重力：旋轉整個宇宙飛船/空間站，但這很昂貴，或只是旋轉宇航員。這種離心機可以自己供電同時還提供了鍛煉的機會。”

認知結果顯示，三組人在一系列認知領域都表現出適度但有統計學意義的放緩現象。在為期兩個月的研究期間，大多數認知變化都出現在相對較早的階段，並且隨著時間的延長似乎並不會導致更大的變化。

研究人員注意到，情緒識別能力在較長時間內會出現顯著下降。在這裡，受試者被要求識別面部圖像中的情緒。隨著時間的推移，研究對象越來越多地識別出憤怒的面孔。

沒有參與這項新研究的認知神經學家Elisa Raffaella Ferre表示，這種對情緒識別的可能干擾是一個非常重要的發現，它可能會影響未來的研究。他寫道：“宇航員思維敏捷的能力對太空任務至關重要。考慮到他們不得不花很多時間一起被關在一個小空間裡，正確’解讀’對方情緒表達的能力也同樣重要。因此，太空機構應考慮充分的飛行前心理訓練及飛行中心理支持以盡量減少這種風險。”

也許最令人擔憂的發現是，在所有的認知表現和主觀測試中，控制組和兩組在人工重力條件下進行測試的人沒有看到任何差異。Stahn表示，他們計劃進行進一步的測試來找出替代對策是否能減輕一些負面影響。

“遺憾的是，我們發現在我們的研究中，人工重力對策並沒有預期的好處。我們目前正在使用功能性腦成像進行額外的分析以確定在本研究中觀察到的影響的神經基礎，”Stahn說道。

要真正了解太空旅行對生理、心理和認知的影響將具有挑戰性。然而，這類模擬研究可以為科學家提供重要的見解、讓他們了解需要注意哪些問題以及如何減輕這些負面的潛在影響。

Basner表示：“就像我們的研究參與者一樣，執行長時間太空任務的宇航員將在微重力環境中度過更長時間，他們被限制在一個很小的空間裡且幾乎沒有其他宇航員。 NASA目前的重返火星計劃持續約1000天，宇航員正確’解讀’彼此情緒表達的能力對有效的團隊合作和任務的成功至關重要。”