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长期太空旅行辐射暴露损害记忆和情绪

探索载人航天辐射对宇航员记忆和情绪的影响,这对未来的火星任务至关重要。

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前往火星的宇航员将面临长期的低剂量辐射。一项针对小鼠的新研究表明,这种辐射可能导致持久的记忆和学习问题。图片来源:u3D/Shutterstock

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关于载人航天未来,一个重大问题挥之不去:人体究竟能承受多少辐射?虽然人类已在轨道空间站上一次性度过了一年多的时间,且未受辐射的不良影响,但几乎所有宇航员的经历都在近地轨道。在那里,人类仍相对安全地被地球磁场包围,磁场能抵御大部分空间辐射。

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研究人员也知道,短时强剂量辐射是致命的。但关于长期低剂量辐射(火星或月球定居者将面临的那种)的了解则较少。

现在,由加州大学欧文分校的查尔斯·利莫利(Charles Limoli)领导的科学家团队,在更好地了解这些长期风险方面迈出了一步。研究人员让小鼠长期暴露于低剂量辐射中,持续六个月。结果对太空飞行的未来而言令人担忧。辐射导致小鼠出现记忆和情绪问题,科学家们表示,这些问题也可能出现在人类受试者身上。研究结果于周一发表在《eNeuro》杂志上。

辐射对大脑的影响

根据研究论文,在这项研究中,小鼠表现出“严重的学习和记忆障碍”。小鼠也普遍更容易受到环境压力的影响。这对太空定居者来说不是好兆头,他们需要保持清醒的头脑来应对意想不到的挑战。其他研究也已经显示了长期隔离和压力的潜在不良影响。

过去,科学家们用比火星表面实际经历的辐射水平高出约10万倍的辐射照射实验室小鼠。但研究人员表示,他们的测试首次在长期内使用了这些更低、更真实的辐射剂量来研究太空旅行。他们的努力得益于一个新的设施。

辐射包括中子——来自原子核的重粒子——以及伽马射线和其他散射光子形式的纯能量。

实验比较了40只每天接受辐射剂量的小鼠和40只在类似设施中没有受到超出地球正常辐射的小鼠。经过六个月的辐射剂量照射后,研究人员测试了小鼠的学习和社交反应。他们对小鼠进行了压力测试,并研究了它们的社交技能,以及它们的学习和记忆。

然后,在辐射剂量照射结束六个月后,研究人员将小鼠处死并斩首,取下它们微小的大脑进行研究。这个休息期也很重要。过去,研究人员曾推测,如果辐射剂量足够小,身体可能会自行愈合。这意味着累积结果会最小化。

但情况似乎并非如此,至少在本实验使用的六个月时间表内。

研究人员发现,除了在活体小鼠身上观察到的行为变化外,他们检查的大脑也存在物理和化学变化。受辐射的小鼠更焦虑。它们喜欢躲在黑暗的角落,避免光线变化。而且它们无法轻易学习或记忆。但从好的方面来说,科学家们表示,这些小鼠没有表现出绝望或抑郁的迹象,他们显然可以通过小鼠被扔进水桶时挣扎的程度来衡量这些迹象。

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受辐射的小鼠在恐惧测试中也表现出与创伤后应激障碍(PTSD)相关的行为。科学家播放了一种声音并用微小的电击击打小鼠。然后,他们逐渐停止电击小鼠,但继续播放声音。受辐射的小鼠在听到噪音时恐惧地僵直的时间明显长于对照组小鼠。

并非所有小鼠的反应都相同——小鼠和人类一样,存在着大量的自然差异。一些小鼠的记忆问题比其他小鼠更严重,尽管从统计学上看,受辐射组的问题比对照组更多。

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根据他们的发现,研究人员估计,在前往火星的任务中,五分之一的宇航员将经历焦虑或情绪障碍加剧,而三分之一的宇航员将经历记忆问题。

然而,还需要进行更多的测试,而且尽管辐射比过去的实验更真实,但它仍然不能完全模拟太空环境。但如果他们的结果成立,那么这对于人类太空定居的未来来说不是一个好兆头,至少在没有大量笨重昂贵的辐射防护措施的情况下不是。

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