從“嫦娥奔月”的古老神話到“星際迷航”，人類一直夢(mèng)想著在太空生活，甚至移民到新的星球。但實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想，不僅需要掌握更先進(jìn)的航天與空間技術(shù)，還要能夠掌控太空微重力條件下的各種風(fēng)險(xiǎn)與不確定性。人類已經(jīng)開(kāi)始研究關(guān)于星際航天的問(wèn)題，這種長(zhǎng)時(shí)的太空作業(yè)任務(wù)會(huì)引起一些意想不到的挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)，因此有效的風(fēng)險(xiǎn)管理將為航天任務(wù)的順利完成提供保證。無(wú)可否認(rèn)，人的因素在太空飛行任務(wù)中起著決定性的作用，所以有效地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策的能力對(duì)航天員來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。以航天員進(jìn)行“交互對(duì)接”的決策為例，這一決策的風(fēng)險(xiǎn)非常高：失誤的后果可能是輕則撞毀交互對(duì)接裝置，重則“船毀人亡”。然而，目前學(xué)術(shù)界極少有人對(duì)微重力系統(tǒng)條件下航天員的風(fēng)險(xiǎn)行為進(jìn)行探究。
已有研究多集中于對(duì)真實(shí)或者模擬的太空微重力系統(tǒng)條件對(duì)個(gè)體生理功能或基礎(chǔ)認(rèn)知功能的影響，而較少對(duì)人類高級(jí)心理功能（比如風(fēng)險(xiǎn)決策）的影響開(kāi)展研究。當(dāng)個(gè)體處于微重力或模擬微重力這種不確定和孤立的環(huán)境中時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)決策作為一種高級(jí)認(rèn)知功能，對(duì)個(gè)體的行為活動(dòng)異常重要，進(jìn)而也影響著載人航天任務(wù)能否順利完成。更深層次來(lái)說(shuō)，為了理解這些生理及心理變化背后的神經(jīng)機(jī)制，研究微重力系統(tǒng)條件對(duì)人類大腦功能及結(jié)構(gòu)的影響至關(guān)重要。一方面，研究與風(fēng)險(xiǎn)決策任務(wù)相關(guān)的腦功能活動(dòng)的改變可發(fā)現(xiàn)微重力對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策影響的神經(jīng)基礎(chǔ)；另一方面，已有研究發(fā)現(xiàn)靜息態(tài)自發(fā)的腦功能活動(dòng)可以有效地反映人類大腦對(duì)外界刺激響應(yīng)時(shí)的大腦活動(dòng)，因此研究微重力對(duì)靜息態(tài)自發(fā)腦功能活動(dòng)的影響可為微重力系統(tǒng)條件下人們生理及心理變化的神經(jīng)機(jī)制提供有價(jià)值的信息。
為了研究模擬微重力系統(tǒng)條件對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策及腦功能活動(dòng)的影響，中國(guó)科學(xué)院心理研究所行為科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李紓研究員的科研團(tuán)隊(duì)與航天員科研訓(xùn)練中心合作，基于仿真氣球風(fēng)險(xiǎn)決策任務(wù)，在45天-6o頭低位臥床模擬微重力系統(tǒng)條件下，收集了被試的風(fēng)險(xiǎn)決策行為數(shù)據(jù)及基于風(fēng)險(xiǎn)任務(wù)的影像學(xué)數(shù)據(jù)和靜息態(tài)的影像學(xué)數(shù)據(jù)。該實(shí)驗(yàn)挑選了16個(gè)沒(méi)有家族精神病史和慢性疾病、沒(méi)有神經(jīng)疾病和肌肉骨骼系統(tǒng)疾病、沒(méi)有傳染病以及沒(méi)有睡眠障礙的健康男性作為被試，并要求被試在45天-6o頭低位臥床期間，所有日常活動(dòng)都躺在床上進(jìn)行(如圖1)。臥床實(shí)驗(yàn)分三個(gè)階段進(jìn)行，包括臥床前10天，臥床中45天和臥床后10-15天恢復(fù)期。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)決策行為實(shí)驗(yàn)，被試在臥床前第7天，臥床中第7，14，21，28，35，41天和臥床后第7天共接受8次相同的測(cè)試。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)決策和靜息態(tài)的fMRI實(shí)驗(yàn)，被試在臥床前第8天和臥床后第3天共接受2次相同的測(cè)試。
風(fēng)險(xiǎn)決策的研究發(fā)現(xiàn)，模擬微重力系統(tǒng)條件對(duì)被試的風(fēng)險(xiǎn)決策行為表現(xiàn)沒(méi)有顯著的影響。然而，影像數(shù)據(jù)顯示，腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層(VMPFC)的負(fù)激活程度在臥床后顯著降低（圖2）。此外，臥床前，獲益結(jié)果所引發(fā)的VMPFC激活程度顯著地高于損失結(jié)果所引發(fā)的激活程度；但臥床后獲益和損失之間VMPFC的激活沒(méi)有顯著差異。由于在風(fēng)險(xiǎn)決策中VMPFC的活動(dòng)性表征價(jià)值計(jì)算能力，這些結(jié)果表明，微重力系統(tǒng)條件會(huì)對(duì)被試的高級(jí)認(rèn)知功能產(chǎn)生影響，臥床后被試的價(jià)值計(jì)算能力有所下降。靜息態(tài)腦功能活動(dòng)的研究發(fā)現(xiàn)，臥床后左側(cè)前腦島(aINS)和中扣帶(MCC)的前部?jī)蓚�(gè)腦區(qū)的中心度(degree centrality)有顯著下降（圖3）。進(jìn)一步，將上述兩個(gè)腦區(qū)作為種子點(diǎn)的腦功能連接分析顯示，與aINS和MCC有關(guān)的腦功能網(wǎng)絡(luò)受到了模擬微重力的影響。具體來(lái)說(shuō)，臥床后左側(cè)aINS和中扣帶、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)及其鄰近的前額葉皮層的正連接強(qiáng)度有顯著下降；臥床后MCC和左右腦島、鄰近額下回、右側(cè)額上回及中央前回的正連接強(qiáng)度有顯著下降；臥床后MCC和內(nèi)側(cè)額上回的負(fù)連接強(qiáng)度有顯著下降。這些結(jié)果為模擬微重力系統(tǒng)條件可改變靜息態(tài)腦功能活動(dòng)提供了證據(jù)，并進(jìn)一步提示模擬微重力系統(tǒng)條件尤其影響到與凸顯事件的信息處理及自主神經(jīng)功能相關(guān)的aINS-MCC腦功能網(wǎng)絡(luò)。
該研究除了可增進(jìn)對(duì)微重力系統(tǒng)條件對(duì)個(gè)體高級(jí)認(rèn)知功能的影響的理解外，也對(duì)進(jìn)一步優(yōu)化航天員的選拔和培訓(xùn)提供了科學(xué)依據(jù)，并為理解受藥物及行為限制的身體活動(dòng)引起的認(rèn)知損傷、久坐不動(dòng)的生活方式對(duì)個(gè)體的影響、與失重相關(guān)的人類疾�。ū热缰绷⒛褪懿荒埽┑纳窠�(jīng)機(jī)制提供了新的認(rèn)識(shí)。因此，該研究結(jié)果為研究航天員長(zhǎng)期太空飛行中產(chǎn)生的各種生理和心理功能的改變提供了神經(jīng)基礎(chǔ)，為理解微重力、認(rèn)知功能、自主神經(jīng)功能和中樞神經(jīng)活動(dòng)之間的關(guān)系提供了新的視角。
該研究部分受國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃（“973”項(xiàng)目，2011CB711000），中國(guó)科學(xué)院基礎(chǔ)前沿專項(xiàng)研究（KSCX2-EW-J-8）、國(guó)家自然科學(xué)基金（31170976，91132301，31300843，31070984）、中國(guó)科學(xué)院心理研究所科研基金（Y2CQ043005）和國(guó)家人因工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金（HF2011Z-Z-A01）支持。研究結(jié)果已發(fā)表在Frontiers in Behavioral Neuroscience上。
圖1 被試正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
圖2 臥床后VMPFC的負(fù)激活程度下降
圖3 臥床前后中心度有顯著變化的區(qū)域（左側(cè)aINS和MCC）
