在俄罗斯航天局和欧洲航天局参与的国际项目框架内，科学家们首次分析了使用扩散磁共振成像和宇航员大脑牵引成像获得的数据。研究人员发现大脑不同部分之间的连接发生了显着变化，其中一些变化甚至在返回地球七个月后仍然存在。
文章发表在神经电路前沿。留在轨道上是对人体的巨大考验。地球重力的缺失会导致前庭器官功能障碍，使肌肉工作方式不同，影响视力和其他感知器官。然而，关于人脑在失重影响下如何变化知之甚少。
与此同时，航天工业的发展速度如此之快，火星任务可能很快成为现实，这意味着宇航员将不得不在飞行中花费更多时间，可能需要几年时间。科学家们正试图更全面地了解失重对人体的影响，这将有助于在未来找到保护宇航员健康的方法。
在他们最近的研究中，来自俄罗斯、比利时、德国、美国和澳大利亚的科学家分析了宇航员大脑白质通路（束）的变化。白质是连接灰质区域的神经纤维束，由神经元的细胞体组成。灰质是一个处理器，一个信息处理的地方，而白质是一个导体，一个通信通道，信号通过它在大脑的不同区域之间传递，以及从大脑到身体。
为了观察白质束的变化，参与者接受了脑扩散磁共振成像 (dMRI)，并使用差分束成像技术分析数据。dMRI 方法最近才开始在宇航员中使用，脑束成像是他第一次制作。该方法的独特之处在于它允许获得精确的三维图像并在微观结构水平上研究它们。此外，弥散 MRI 对白质中细胞外水循环的变化敏感。这很重要，因为之前对大脑的研究表明，在太空中，颅骨内的液体会重新分布。
科学家们对跟踪宇航员大脑变化的动态很感兴趣。因此，参与者在飞行前、飞行后 10 天和返回地球后 7 个月接受了断层扫描。总共有 12 名俄罗斯宇航员参与了该项目，他们平均在国际空间站停留了 172 天。
结果，科学家们发现了与感觉运动、视觉和语言功能相关的大脑白质束的多种变化。此前，研究人员已经注意到大脑皮层运动区域的变化，但首次证实了变化发生在更深层次的事实，即大脑区域之间的连接。
大脑在经验的影响下改变和重新将其连接的这种能力称为神经可塑性。多亏了这一点，一个人能够至少部分适应极端的环境条件。诚然，目前还没有关于这些变化如何影响人类健康和认知能力的可靠数据。
另一方面，该研究的作者指出，大脑的变化不仅可以通过神经可塑性来解释。由于大脑某些部分的形状发生变化，以及在失重的影响下颅骨内液体的重新分布，部分神经束得以重建。例如，胼胝体是连接大脑两个半球的主要神经通路，在相邻脑室的压力下会发生变化。这些是大脑中充满液体的空腔，在空间中扩展。
有趣的是，在飞行七个月后的重复断层扫描中，宇航员大脑的一些变化仍然被保留下来。“我们的研究是了解大脑在太空中发生了什么的重要步骤之一。我们还有很多东西要学：观察到的变化的性质是什么——哪些是由于神经可塑性，哪些是由于飞行中大脑中流体的重新分配和相关的解剖变化。
它们的动态是什么 – 为什么有些在飞行后迅速消失，而另一些则持续存在。最后，这些变化与人类成功适应太空飞行条件有关。所有这些都是进一步研究的前景，”该研究的作者之一、HSE 认知研究实验室的首席研究员卡捷琳娜·佩琴科娃说。
这些研究将有助于了解太空旅行者的大脑需要哪些训练和维护系统，以及现有的肌肉骨骼系统练习和模拟器。
