中国首位出舱的女航天员,博士期间做了什么研究?

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  来源:果壳

  11月8日凌晨1时16分,经过约6.5小时的出舱活动,神舟十三号航天员乘组密切协同,圆满完成出舱活动期间全部既定任务。航天员翟志刚、王亚平安全返回天和核心舱,出舱活动取得圆满成功。这是神舟十三号航天员乘组首次出舱活动,更是中国航天史上首次有女航天员参加的出舱活动,王亚平迈出了中国女性舱外太空行走第一步。

  神舟十三号载人飞行任务乘组定妆照 | CMS

  神舟十三号载人飞船正式乘组的 3 位航天员分别是翟志刚叶光富,以及王亚平(上图右),身处太空的王亚平成为中国首位出舱的女航天员,但这不是她首次飞上太空。2013 年的神舟十号载人飞行任务中,她就是正式乘组的一员。

  任务期间,她担任了中国首次太空授课的主讲,为地面的学生们演示了质量测量、单摆运动等多个实验,展示了失重环境下独特的物理现象。

  神舟十号太空授课中的水球倒影环节 | 中国军网

  八年过去了,王亚平已经成为了中国人民解放军航天员大队一级航天员,获大校军衔,还获得了“英雄航天员”、“三级航天功勋奖章”等荣誉;除了这些,王亚平还获得了一个新身份:北京大学心理学院的博士生,在博士学习期间她将专攻太空环境对航天员心理方面影响的研究。

  作为博士,肯定是要发论文的,王亚平也成功完成了此任务,在国内核心期刊上发表了研究成果[1]。她的研究主题是:“在头低脚高的床上待满 90 天的志愿者,整个实验期内有什么情绪变化?”。

  为什么要在不舒服的床上躺那么久?

  这篇文献使用的数据来自“地星二号”,又名 90 天人体 -6° 头低位卧床实验,参与项目的志愿者需要在下面这样的床上待满 90 天。

  MEDES 太空医学中心用到的 -6° 头低床仪器 | 欧洲空间局

  虽然“地星二号”的招募启事中提到参与实验补贴有 10 万块钱[2],但这钱确实不好挣,志愿者在这个实验中吃喝拉撒睡等一切活动都得在床上

  文献里的描述是这样的:

  90 天严格卧床条件下,志愿者保持 -6°头低位姿态,完成排尿、排便、就餐、洗漱、睡眠、测试转运等,允许志愿者绕身体纵轴变换体位。

  卧床期间执行统一的一日作息制度,每周工作 6 天,休息 1 天,工作日每天 1 小时自由使用手机,节假日允许自由使用手机。 

  为什么要设置这样严苛的条件呢?因为研究者想在地面上模拟空间站中的微重力环境。

  在失重/微重力的环境中,人体的流体静压会丧失,使得血液和其他体液不像在地面时那样流向下半身,而是回流到胸腔和头部

  而长时间处于 -6° 头低位的姿态下,人体体液同样更多地向头部流动,会出现与失重环境下类似的生理反应。

  -6°头低位条件下血液与组织液会更多地聚集到头部[3]

  研究设计是怎样的?

  这项研究关注的,就是在 -6° 头低位、社会交往活动方式受限、需要完成实验验证任务等条件下待上 90 天,36 名志愿者全周期的心理健康水平变化

  研究者将志愿者分为 5 个组,其中 1 组是单纯卧床组,另外还有同时开展训练的 4 个组, 5 个组都要经历卧床前 15 天的适应期,90 天的严格卧床期,以及卧床后 30 天的恢复期

  在全流程中,研究者按照每 10 天左右安排 1 次的频率实施了共计 12 次的情绪评估,使用自陈量表与唾液检测收集了心境状态数据,抑郁数据、焦虑数据,以及反映压力水平的唾液皮质醇数据。

  其中心境扰动数据包括紧张-焦虑(T)、抑郁-沮丧(D)、愤怒-敌意(A)、有力-好动(V)、疲惫-惰性(F)、困惑-迷茫(C)等六个维度的分数。

  将其他五个维度的分数相加并就减去有力-好动维度的分数,就能得到整体心境扰动状态得分(TMD),这个分数越高,表明志愿者的情绪状态越差

  文章得出了什么结果?

  研究者发现,志愿者在全周期中有一定的心境扰动,最明显的是在严格卧床 30 天到严格卧床期结束,有力-好动(V)这一积极情绪的得分会显著低于刚开始卧床时的得分。

  心境均值的变化趋势

  状态焦虑(SAI)在测试过程中没有显著变化,但是抑郁(SDS)在各测试点间存在显著差异,在严格卧床第 10 天到卧床恢复期,志愿者的抑郁分数均显著高于卧床适应期的抑郁得分,同时志愿者在卧床第 70 天达到了最高的抑郁分数

  有意思的一点是,虽然实验过程中有波动,但参加实验项目的志愿者焦虑、抑郁的全程整体均值其实是低于一般人均值的

  焦虑与抑郁均值的变化曲线,SAI 是焦虑(下面的线),SDS 是抑郁(上面的线)

  唾液皮质醇含量在卧床期第 10 天后就没有显著变化了,但在严格卧床期第 1 天有着最高的皮质醇水平

  面对压力情境,个体在时会不自觉地分泌皮质醇,以缓解压力造成的负性情绪,所以研究结果表明在实验前期,尤其是刚开始卧床时,志愿者可能感受到了较大的压力

  皮质醇在卧床实验过程中的变化

  研究人员认为,严格卧床初期个体会感受到压力,同时促进皮质醇分泌调动有效的情绪调节策略,从而使得卧床全周期期间,志愿者都可以保证积极的情绪水平。

  王亚平还发了啥研究?

  地面模拟实验除了模拟失重,还可以模拟卡路里限制幽闭环境,在王亚平参与的另一篇文献中提到了这三点[4],这是一篇综述,主要结论有:

  在地面模拟卡路里限制的条件下,合理控制饮食来调整卡路里摄入,可以引起机体能量代谢出现调整,继而起到调节航天员认知控制水平和情绪状态的效果;

  在地面模拟幽闭环境下,个体的注意偏好会出现改变,例如从右侧偏向变成左侧偏向,因此在仪器操作设计上需要考虑注意偏好改变带来的偏差。

  文献中还提到,相比于地面模拟,航天员在实际空间站遭遇的实际压力源会更多,比如噪声、辐射、意外状况等。

  这些因素在地面实验中是没有模拟的,但它们也很重要,对航天员的心理状态会有很大影响。

  而王亚平既有着研究生的身份,也能在实际的太空环境中感受特殊的环境氛围,她在太空中的经验对地面模拟研究项目是很有帮助的。

  王亚平曾对女儿说,“妈妈要去太空给你摘星星了,等妈妈回来”,在这篇文章发出的时候,她已经在天和核心舱内顺利开展工作了,由衷祝愿她能实现她的摘星诺言,安全回到地面。

  参考资料

  [1]江源,王亚平,张相,石玉生,许梓,秦海波 & 李莹辉。(2021)。长期头低位卧床实验全周期个体情绪变化过程研究。 航天医学与医学工程(01),18-24。

  [2]http://gx.sina.com.cn/news/2019-04-21/detail-ihvhiewr7372036.shtml

  [3] Hargens, A。 R。, & Vico, L。 (2016)。 Long-duration bed rest as an analog to microgravity。 Journal of applied physiology, 120(8), 891-903。

  [4] 王协顺,王亚平,杨心玥,高世欢 & 苏彦捷。(2020)。头低位卧床、卡路里限制和幽闭环境对个体认知控制和情绪状态的影响。 航天医学与医学工程(05),457-463。

  作者:苏七年

  编辑:游识猷


新闻来源:新浪