失重狀態人體會如何變化？臉部圓胖腿變纖瘦

11月27日訊息，據SingularityHub報道，美國宇航局（NASA）已經承諾在2030年之前將人類送上火星。這是個雄心勃勃的目標，往返火星的旅程通常需要三到六個月時間，宇航員可能要在這顆紅色的行星上待足兩年，直到行星再次呈現聯珠(planetary alignment)排列時才能返回地球。這意味著，宇航員必須在微重力環境中生活大約三年時間，這遠遠超過俄羅斯宇航員瓦萊裡·波利亞科夫(Valery Polyakov)目前保持的紀錄，他連續在太空中停留了438天。

在太空旅行的早期，科學家們努力研究如何克服重力，使火箭能夠不受地球引力的影響而把人類送上月球。如今，重力仍然是科學議程的重中之重，但這次我們更感興趣的是重力的減弱如何影響宇航員的健康，尤其是他們的大腦。畢竟，我們已經進化到在地球引力(1倍重力)下生存，而不是在太空失重(零重力)或火星微重力(0.3倍重力)條件下生存。

那麼，人類大腦究竟是如何應對微重力影響的呢？糟糕的是，大腦被保護在“堅果殼”中，關於這方面的資訊非常有限。不過我們知道，宇航員在失重時的臉會變得紅腫，這種現象被親切地稱為“查理-布朗效應”（Charlie Brown effect），或者“腫頭鳥腿綜合症”。這是因為，大部分由血液(細胞和血漿)和腦脊液組成的液體向頭部移動，導致他們臉部變得圓胖，腿部則變得纖瘦。

這些液體流動也與太空運動病、頭痛和噁心有關。最近，由於血流增加，大腦在顱內向上漂浮，導致血壓升高，視力模糊也與此有關，這種情況被稱為視力障礙和顱內壓綜合徵。儘管美國宇航局認為這種綜合症是任何火星任務的首要健康風險，但要弄清楚導致這種症狀的原因，以及如何預防它，仍然是個謎。

對此，南威爾士大學生理學和生物化學教授達米安·貝利（Damian Bailey）認為，大腦的某些部分最終接受了太多的血液，因為一氧化氮（通常漂浮在血流中但卻看不見的分子）在血液中積聚。這使供應大腦血液的動脈放鬆，從而使它們過度擴張。由於血流量激增，血腦屏障(大腦的“減震器”)可能會不堪重負。這使得水慢慢積聚(即出現所謂的水腫)，導致大腦腫脹和壓力增加，這也可能由於排水能力受限而變得更糟。

你可以把它想象成一條溢位堤岸的河流。最終的結果是，沒有足夠的氧氣以足夠快的速度到達大腦相關區域。這是個大問題，也是導致人出現視覺模糊和其他影響的原因，包括音箱宇航員的認知敏捷性(他們如何思考、集中注意力、推理和移動)。為了弄清楚這種想法正確與否，貝利需要測試一下。但他並沒有要求美國宇航局前往月球旅行，而是在綽號為“嘔吐彗星”（vomit comet）的特殊飛機上模擬失重狀態，從而逃脫了地球引力的束縛。

通過爬升，然後在空中俯衝，這架飛機在單次飛行中完成了多達30個這樣的“拋物線”動作，以模擬失重的感覺。它們只能持續30秒，但貝利表示，必須得承認，這很容易讓人上癮，而且你真的會有一張浮腫的臉！所有的裝置都牢牢地固定住，他們對8名志願者進行了測量，這些人連續四天時間、每天都要乘坐“嘔吐彗星”。

研究人員使用行動式多普勒超聲裝置測量供血動脈中的血流，這種儀器是通過對血液迴圈中的紅細胞反射高頻聲波來工作的。貝利等人還測量了取自前臂靜脈血液樣本中的一氧化氮水平，以及其他不可見的分子，其中包括自由基和腦特異性蛋白(反映大腦結構損傷)，這些分子可以告訴我們血腦屏障是否被強行開啟。

貝利的初步發現證實了先前的預期。在體驗反覆失重後，一氧化氮水平會上升，這與血液流動增加相一致，尤其是通過供應大腦後部的動脈。這迫使血腦屏障開啟，儘管沒有證據表明產生結構性腦損傷。貝利等人現在正計劃在這些研究的基礎上，利用磁共振等成像技術對大腦中的血液和液體流動進行更詳細的評估，以證實他們的發現。

此外，他們還將探索某些對應措施的效果，比如橡膠吸褲，它能在下半身產生負壓，以便幫助“吸附”血液離開宇航員的大腦。除此之外，研究人員還計劃使用藥物來抵消一氧化氮的增加。這些發現不僅能改善太空旅行，還能提供有價值的資訊，解釋為什麼“運動重力”對大腦有益，以及它如何能預防老年痴呆和中風等。