神经科学家通过进入零重力飞行来了解我们的太空大脑

到目前为止，已有超过500人进入太空，虽然我们对于没有重力的生活如何影响我们的身体健康知之甚少，但我们对它如何影响我们的思想几乎一无所知。

所以，我和我的同事们已经开始自己，设备和我们的参与者进入“零重力飞行”进行实验。这是一种令人激动的 - 有时甚至是非常令人作呕的生活，但它为我们在太空中思考和感知的方式开辟了新的窗口。如果我们想要在外太空殖民，这无疑是重要的。

失重是太空飞行体验的重要组成部分。然而，自从第一次太空任务以来，很明显失重会导致各种健康问题 - 尤其是肌肉质量下降，导致迷失方向和视力模糊。

这并不奇怪，因为所有生物体都在不断的“1g”引力下进化。但我们还需要了解失重如何影响我们的感知和行为。没有前往国际空间站(ISS)，最好的方法是进行零重力飞行。在这些飞行中，改装的空中客车A310飞机遵循抛物线的轨迹。这意味着它以45°的倾斜角度在上升和下降之间交替。

每个抛物线都以“上拉”加速阶段开始，其中重力负荷是双地球重力(超重力，2g)。这持续约20秒。然后飞行员让飞机陷入“自由落体”。在接下来的20秒内，飞机上的所有人和所有人都面临失重(微重力，0g)。一旦飞行器达到特定的倾斜角度，飞行员就会执行“拉出”加速，其中重力再次加倍。重复最多30次，整个飞行持续约3小时。

颠簸

在这些过山车抛物线飞行机动上进行科学研究非常具有挑战性。时间有严格的限制。无论实验需要什么，都必须在大约20秒内完成。

因为几个实验必须一起进行，所以空间也很紧张。所以，忘记实验室的舒适度。相反，可视化1.5 x 1.5米的分配栖息地 - 您的设备，实验者和参与者都需要适应。你不能冒错误，所以每个实验步骤，甚至每个运动，都需要完美的计划。这些运动也必须与飞机的下降和升降完全同步。像舞蹈一样，我们在起飞前的几天里编舞和排练。

对我来说，在抛物线飞行中做科学的真正挑战是处理晕动病。抛物线航班赢得了绰号“呕吐彗星”并非偶然。

在地球上，我们的内耳有一个系统告诉我们相对于我们头部(前庭系统)位置的引力方向和数量。在失重中，我们一生经历的1g拉力消失了。前庭系统不再能够发挥应有的作用，常常导致空间晕动病(模仿严重的汽车晕车病)，恶心和呕吐。

科学

为什么要开始这样的冒险?这是了解大脑如何适应新环境和微重力需求的最终前沿。在实践层面，了解大脑对失重的反应对于确保未来载人航天任务的成功和安全是必要的。

我们一直在研究重力对我们自身体重感知的影响。到目前为止，研究主要关注社会和文化如何影响体重感知。而且我们知道身体的满足感，身体形象和饮食失调的风险都起了作用。

然而，我们身体的真实重量 - 就像地球上任何其他物体一样 - 取决于重力的拉力。因此，我们预测我们认为自己体重的方式也取决于重力的拉力。我们要求参与者在德国航空航天中心(德国航空航天中心)的欧洲航天局抛物线飞行活动中，在正常的地面重力和暴露于微重力和超重力期间估计他们的手和头部的重量。

我们发现重力的变化会使感知重量产生快速变化：超重力期间感知重量增加，微重力减少。

虽然这看起来很明显 - 我们的实际体重会相应变化 - 这很重要，因为我们对体重，体形和位置的感知对于成功运动和与周围环境的相互作用至关重要。我们研究这些基本事物的事实只是表明我们对它的了解有多少。想象一下，例如，你是一名宇航员操作杠杆来控制机器人太空臂。误解你自己手臂的重量会导致你拉得太猛，将手臂摆动到你的太空船一侧。

最终，我们的目标是了解人类大脑如何构建重力表示并将其用于认知以指导行为。我们之前已经表明，引力可能会影响我们做出决策的方式，缺乏可能会让我们更加厌恶风险。这种研究从未如此及时，并且在即将到来的太空探索中为提高人类表现带来了好处。

到目前为止，我们可能低估了引力对我们认知的影响，因为地球上的引力是如此稳定。它可以说是大脑中最持久的感觉信号。我预测，接下来的几十年将揭示出重力如何影响我们思考，感受和行动的方式 - 我们甚至没有注意到。

与此同时，我很享受骑行失重是我有过的最佳体验。飞行员宣布“3,2,1，INJECT”，你在那里漂浮。没有任何身体限制，只有轻松的动作和四肢的不可预测的运动，导致兴奋，兴奋和提高你的身体意识。总结经验是非常困难的 - 我只能说这是一种敬畏和自由的感觉。