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审核｜李冬梅

据BBC Future近日报道，一项由伦敦大学伯贝克学院团队主导、发表于学术期刊《心理学前沿》的新研究，整合了15项脑成像研究的数据，首次在较大样本规模上系统分析了微重力对人类大脑的影响。结果提示，太空飞行不只会改变肌肉和骨骼，也会让大脑发生结构性和功能性改变——而这种改变，对未来的登月和火星任务意味着一个尚未解决的挑战。

图说 / 月球低重力环境会改变人体的平衡、步态和运动控制 来源：NASA

人类进入太空后，最先受到关注的通常是肌肉萎缩、骨质流失和“太空脸”。在失重环境下，骨骼和肌肉不再持续承受重力负荷，容易逐渐退化；体液也不再像在地球上一样被重力拉向下肢，而是更多向上半身转移，让宇航员的面部看起来浮肿圆润，腿部则相对变细。但最新研究提醒，真正需要重新适应太空环境的，可能还有大脑。

大脑一直在“计算重力”，失重后也会跟着改变

普通人不会像感知温度或声音那样直接“感觉到重力”，但大脑始终在处理重力信息。视觉系统、前庭系统、本体感觉共同告诉大脑：身体在哪里，头朝哪方，下一步该如何发力。

以拿起一杯咖啡为例。这个动作看似简单，背后却需要大脑在无意识中估算地球重力，并相应调整手臂和手部肌肉的出力。研究通讯作者、认知神经科学教授伊丽莎·拉法埃拉·费雷说：“重力是大脑从出生起就一直在接收和处理的基准信号，如果你想说得学术一点，可以把它理解为胎儿发育期间接收到的第一个信号——我们的大脑，是建立在感知重力的基础之上的。”

图说 / 微重力环境下，大脑需要重新适应身体的位置感和平衡控制 来源：NASA

到了太空，重力信号突然消失，大脑靠神经可塑性主动调整。新研究发现，变化主要集中在与运动控制、平衡和身体感知相关的脑区，以及负责多感官信号整合的脑岛盖区。这种改变并不是“损伤”，而是大脑在重新学习如何控制身体——但适应本身需要时间，时间也带来了风险。

从双胞胎实验到阿波罗影像，大脑变化已有多项证据

大脑适应失重是双向的，回到重力环境同样需要重新校准。NASA的双胞胎研究显示，宇航员斯科特·凯利在国际空间站驻留近一年后，返回地球出现了持续约六个月的认知能力下滑，而在轨期间与留守地球的双胞胎兄弟马克相比基本相当。这说明大脑受到的影响，可能不是在飞行中最为突出，而是在重返重力环境后才充分显现。

阿波罗任务的影像资料也留有线索：宇航员在月球表面行走时身姿明显不稳，这不只是宇航服沉重的缘故，更因为他们的平衡系统和运动控制被月球低重力打乱。费雷说：“这不是说大脑不能重新校准，而是需要时间和资源。”

更早的研究同样给出了警示。2017年《新英格兰医学杂志》发表的研究发现，长期太空飞行可引起宇航员脑组织整体上移、中央沟变窄、顶部脑脊液空间缩小等结构性改变，且与短期飞行宇航员相比更为显著，说明失重时长与大脑改变程度密切相关。

人工重力和脑刺激，可能成为解决方案吗？

这个问题在深空任务中尤为紧迫。飞往火星约需八个月，宇航员的大脑届时已深度适应零重力，而火星的重力约为地球三分之一——这种切换可能引发定向障碍和运动障碍。与近地轨道不同，飞船和地球的通信单程延迟可能长达20分钟，登陆这一关键时刻必须完全依靠宇航员自身判断。欧空局飞行外科医生阿尔奇比亚德说：“大脑是我们最重要的器官。如果带去太空的大脑无法有效运转，其他一切都是白费。”

科幻作品中的经典解法是在飞船上加装旋转舱，以离心力模拟重力，理论上可以同时对抗骨骼、肌肉和大脑的退化。但旋转结构需要庞大的工程质量，在航天任务中“质量即成本”，目前仍难以实现。

费雷正在探索另一条路：用微弱电流刺激与重力感知相关的脑区，尝试提升神经系统在不同重力环境间切换的灵活性。这项研究仍处于早期阶段，但这一方向说明：人类探索太空的挑战，已从“能不能活着上去”，进入到“能不能在另一个重力环境里保持高水平判断和行动”的阶段。

真正的挑战：带着一个能适应新世界的大脑去太空

太空飞行考验的不只是飞船和宇航服，也在考验大脑。过去几十年里，人类对骨密度、心肌、体液分布都有了相对成熟的应对方案；但大脑的神经重塑如何干预、如何加速校准，仍是尚无定论的问题。

图说 / NASA双胞胎宇航员研究为观察太空飞行对人体影响提供了参考 来源：NASA

人类如果要真正走向月球基地和火星，需要的不只是更强的发动机，也包括一个能在不同重力环境之间快速重新校准的大脑。这意味着，太空医学的下一个重要命题，可能不是心脏或骨骼，而是神经系统。

费雷表示：“太空飞行充满挑战，但它也能让我们从一个在地球上根本不可能实现的角度，去理解我们自己的大脑。”从这个意义上说，太空不仅是人类探索宇宙的前线，也是理解大脑如何感知身体和重力的一座天然实验室。

参考资料：

Richard Hollingham. What happens to your brain in space? BBC Future, 2026年7月.

Ferrè ER, et al. The effects of microgravity on brain structure and function: a systematic review and meta-analysis. Frontiers in Psychology, 2026. doi: 10.3389/fpsyg.2026.1748118

NASA Twins Study. https://www.nasa.gov/humans-in-space/twins-study/