從“嫦娥奔月”的古老神話到“星際迷航”，人類一直夢想著在太空生活，甚至移民到新的星球。但實現(xiàn)這一夢想，不僅需要掌握更先進的航天與空間技術(shù)，還要能夠掌控太空微重力條件下的各種風險與不確定性。人類已經(jīng)開始研究關(guān)于星際航天的問題，這種長時的太空作業(yè)任務(wù)會引起一些意想不到的挑戰(zhàn)和風險，因此有效的風險管理將為航天任務(wù)的順利完成提供保證。無可否認，人的因素在太空飛行任務(wù)中起著決定性的作用，所以有效地進行風險決策的能力對航天員來說至關(guān)重要。以航天員進行“交互對接”的決策為例，這一決策的風險非常高：失誤的后果可能是輕則撞毀交互對接裝置，重則“船毀人亡”。然而，目前學術(shù)界極少有人對微重力系統(tǒng)條件下航天員的風險行為進行探究。
已有研究多集中于對真實或者模擬的太空微重力系統(tǒng)條件對個體生理功能或基礎(chǔ)認知功能的影響，而較少對人類高級心理功能（比如風險決策）的影響開展研究。當個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，風險決策作為一種高級認知功能，對個體的行為活動異常重要，進而也影響著載人航天任務(wù)能否順利完成。更深層次來說，為了理解這些生理及心理變化背后的神經(jīng)機制，研究微重力系統(tǒng)條件對人類大腦功能及結(jié)構(gòu)的影響至關(guān)重要。一方面，研究與風險決策任務(wù)相關(guān)的腦功能活動的改變可發(fā)現(xiàn)微重力對風險決策影響的神經(jīng)基礎(chǔ)；另一方面，已有研究發(fā)現(xiàn)靜息態(tài)自發(fā)的腦功能活動可以有效地反映人類大腦對外界刺激響應(yīng)時的大腦活動，因此研究微重力對靜息態(tài)自發(fā)腦功能活動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)機制提供有價值的信息。
為了研究模擬微重力系統(tǒng)條件對風險決策及腦功能活動的影響，中國科學院心理研究所行為科學重點實驗室李紓研究員的科研團隊與航天員科研訓練中心合作，基于仿真氣球風險決策任務(wù)，在45天-6o頭低位臥床模擬微重力系統(tǒng)條件下，收集了被試的風險決策行為數(shù)據(jù)及基于風險任務(wù)的影像學數(shù)據(jù)和靜息態(tài)的影像學數(shù)據(jù)。該實驗挑選了16個沒有家族精神病史和慢性疾病、沒有神經(jīng)疾病和肌肉骨骼系統(tǒng)疾病、沒有傳染病以及沒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�；顒佣继稍诖采线M行(如圖1)。臥床實驗分三個階段進行，包括臥床前10天，臥床中45天和臥床后10-15天恢復期。對于風險決策行為實驗，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次相同的測試。對于風險決策和靜息態(tài)的fMRI實驗，被試在臥床前第8天和臥床后第3天共接受2次相同的測試。
風險決策的研究發(fā)現(xiàn)，模擬微重力系統(tǒng)條件對被試的風險決策行為表現(xiàn)沒有顯著的影響。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的激活沒有顯著差異。由于在風險決策中VMPFC的活動性表征價值計算能力，這些結(jié)果表明，微重力系統(tǒng)條件會對被試的高級認知功能產(chǎn)生影響，臥床后被試的價值計算能力有所下降。靜息態(tài)腦功能活動的研究發(fā)現(xiàn)，臥床后左側(cè)前腦島(aINS)和中扣帶(MCC)的前部兩個腦區(qū)的中心度(degree centrality)有顯著下降（圖3）。進一步，將上述兩個腦區(qū)作為種子點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。具體來說，臥床后左側(cè)aINS和中扣帶、輔助運動區(qū)及其鄰近的前額葉皮層的正連接強度有顯著下降；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度有顯著下降；臥床后MCC和內(nèi)側(cè)額上回的負連接強度有顯著下降。這些結(jié)果為模擬微重力系統(tǒng)條件可改變靜息態(tài)腦功能活動提供了證據(jù)，并進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)。
該研究除了可增進對微重力系統(tǒng)條件對個體高級認知功能的影響的理解外，也對進一步優(yōu)化航天員的選拔和培訓提供了科學依據(jù)，并為理解受藥物及行為限制的身體活動引起的認知損傷、久坐不動的生活方式對個體的影響、與失重相關(guān)的人類疾病（比如直立耐受不能）的神經(jīng)機制提供了新的認識。因此，該研究結(jié)果為研究航天員長期太空飛行中產(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、認知功能、自主神經(jīng)功能和中樞神經(jīng)活動之間的關(guān)系提供了新的視角。
該研究部分受國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃（“973”項目，2011CB711000），中國科學院基礎(chǔ)前沿專項研究（KSCX2-EW-J-8）、國家自然科學基金（31170976，91132301，31300843，31070984）、中國科學院心理研究所科研基金（Y2CQ043005）和國家人因工程重點實驗室基金（HF2011Z-Z-A01）支持。研究結(jié)果已發(fā)表在Frontiers in Behavioral Neuroscience上。
圖1 被試正在進行實驗
圖2 臥床后VMPFC的負激活程度下降
圖3 臥床前后中心度有顯著變化的區(qū)域（左側(cè)aINS和MCC）
