2016年8月，astro斯蒂芬妮·威尔逊、凯伦·尼伯格和瑞克·马斯特拉奇奥(从左到右)的同伴们在一起在约翰逊航天中心(Johnson Space Center)的猎户座飞船模型中进行了测试，以收集机组人员对对接舱口设计和着陆后设备操作的反馈。“猎户座”号最终将搭载宇航员前往火星。图片来源:美国国家航空航天局
美国的火星太空任务不再是科幻小说;奥巴马总统承诺到2030年将人类送上火星。然而，nasa资助的一项研究表明，宇航员将暴露在巨大的银河辐射中，这会导致严重的认知障碍，类似于啮齿动物模型中的痴呆症。
为了重现银河辐射的影响，“我们必须模拟地球上的空间辐射环境，正如你可能想象的那样，这不是一项微不足道的任务，”加州大学欧文分校放射肿瘤学教授、该研究的通讯作者查尔斯·利莫里(Charles Limoli)说。
在美国国家航空航天局空间辐射实验室(NSRL)，纽约布鲁克海文国家实验室的一部分，小鼠暴露在带电粒子辐射(电离氧和钛)几分钟，类似于那些在银河宇宙射线中发现的，然后送回Limoli的实验室进行研究。这些老鼠受到的辐射约为30摄氏度，宇航员在往返火星的任务中所受到的辐射，包括在太空中旅行的时间和在火星表面的时间，火星不像地球那样有一个保护性的磁层。
在暴露12周和24周后，研究人员研究了老鼠海马和内侧前额叶皮层的神经元。健康的神经元有树状结构，有树突和从树突伸出的轴突。一个健康的大脑有很好的“树突复杂性”——或无数的分支。研究发现，暴露在这些带电粒子下后，这种分支模式的复杂性会恶化，“这些分支基本上消失了，”Limoli说。他们还发现，那些暴露在辐射下的动物的分支或“脊柱”密度降低了。也有证据表明，暴露后神经炎症持续了6个月。
不出所料，“行为任务做得最差的动物脊椎密度最低，”他说。此外，研究结果还证实了这样一种观点，即这些变化“可能代表了我们在照射后很长时间内看到的认知损伤的一些潜在机制，”他说。
这些损伤包括学习和记忆、焦虑加剧以及“认知灵活性”(执行功能或多任务能力的衡量指标)方面的问题。
虽然这项研究是在老鼠身上进行的，但利莫里说，没有证据表明“人类神经元的反应方式与啮齿动物神经元的反应方式有根本不同。”
火星任务在太空任务中也是独特的，因为它需要花费时间，这限制了可以去的人数。“宇航员必须在如此遥远的地方几乎完全自主地工作，他们对意外情况的反应能力，或在某些关键任务中的表现可能会受损，”利莫里说。他们返回地球后可能还会经历长期的健康后果。
利莫里哀叹说，这项研究的局限性之一是，实验室模拟无法准确再现宇航员将受到的银河宇宙射线，其中包括数十种离子。这些射线“传播速度非常快，可以穿过整个宇宙飞船和宇航员的身体，”他说。
作为NASA人类研究计划的一部分，他和其他人正在更有效地模拟太空中的辐射场，建立更好的屏蔽技术，并研究其他方法来减轻对人类大脑的损害。目前，还没有能够抵挡银河宇宙射线的物理屏障。然而，利莫里的实验室正在研究可以口服的生物制剂，他认为这种制剂“既能保护大脑，又能帮助大脑在接触后恢复。”
利莫里强调，不管这些结果听起来多么可怕，“这对太空旅行来说并不是一件坏事。你需要意识到这一点，从而制定对策。”
