揭示宇航员失眠症:国际空间站将安装助眠灯泡

美国国家航空航天局计划耗资1100万美元进行升级,以帮助空间站宇航员在轨道上睡得更好

美国国家航空航天局需要多少工程师来更换灯泡?

如果他们要更换 85 个灯泡呢?如果他们要更换的灯泡是在国际空间站 (ISS) 上呢?如果情况相当紧急,因为旧灯泡正在迅速烧坏呢?如果更换的灯泡是全新的技术,不仅旨在照明,而且还旨在帮助宇航员睡得更好呢?

这些问题对于美国国家航空航天局来说绝非玩笑,他们正在投资 1140 万美元来更换国际空间站美国轨道舱段中老化的荧光灯。当美国国家航空航天局开始考虑更换灯泡时,医生们意识到他们有机会解决一个完全不同的问题:宇航员失眠症。


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事实上,睡眠不足是太空中的一个严重问题——严重到睡眠药物成为宇航员服用的第二大常见药物,仅次于止痛药,美国国家航空航天局医务官和飞行外科医生史密斯·约翰斯顿说。尽管他们的日程安排允许每天有 8.5 小时的睡眠时间,但宇航员平均每天只有不到 6 小时的睡眠时间——比他们在地球上少 30 到 60 分钟——而且这还是在药物、放松技巧、睡眠卫生教育以及约翰斯顿想到的所有其他工具的帮助下实现的。大多数人可以维持这种睡眠不足几天,但几个月下来,“它会累积,”约翰斯顿说。

宇航员经常几个月无法获得良好睡眠的原因并非单一。约翰斯顿说,这是一种综合因素,包括在床上漂浮的超凡脱俗的感觉、持续的噪音、温度变化、空气流通不良、恼人的背痛和头痛、休斯顿和莫斯科时区之间的频繁切换,以及每 90 分钟一次的新黎明,这会扰乱习惯于地表的昼夜节律。

这对美国国家航空航天局来说是一个严重的担忧:睡眠不足会让我们变得迟钝——这在地球上是一种烦恼,但在太空中则非常危险(如果任务搞砸了,损失也很大)。

美国国家航空航天局希望至少通过新灯来解决部分问题——正常昼夜节律的紊乱。

这个概念基于研究,该研究表明我们的生物钟是由光照引起的。大约十年前,科学家们在我们的眼睛中发现了一种新型的光敏细胞——这是一项非凡的发现,考虑到他们已经盯着视杆细胞和视锥细胞看了几个世纪,却从未注意到附近的视网膜神经节细胞也在以某种方式回望。但是这些细胞在视觉中没有作用。相反,它们会告知我们大脑的起搏器,即视交叉上核现在是什么时间,而视交叉上核又会提示数千个对时间表敏感的身体过程。

睡眠科学家发现,当这些受体暴露于特定波长的蓝光(碰巧是天蓝色)时,我们会感到更加清醒,因为大脑会抑制褪黑激素,褪黑激素是调节睡眠的关键激素。相比之下,红光谱光允许褪黑激素流动。

新灯旨在利用这种时间生物学。项目承包商波音公司的高级经理黛比·夏普说,这些灯具必须完全适合其前代产品的占地面积,由一百多个 LED 灯泡组成,并用漫射器覆盖,因此它们看起来像一个单独的白色光面板。

这些灯具具有三种模式,每种模式都具有细微不同的色调:白光用于一般视觉;较冷的蓝移光促进清醒(在早晨、睡眠中途的紧急情况或定期冲击他们从休斯顿时间到莫斯科时间的 24 小时节律的时间表转换中很有用);较暖的红移光触发睡意(在睡前很有帮助)。而且,与荧光灯相比,LED 还具有更轻、更凉爽、更耐用、毒性更小和更节能的额外优势。

波音公司及其分包商仍在修改最终设计,预计将在 2015 年交付 20 个灯具——届时空间站将只剩下最后的备用灯泡。与此同时,国家空间生物医学研究所资助了托马斯杰斐逊大学神经科学家乔治·布雷纳德和哈佛大学史蒂文·洛克利的实验室来测试这些灯具的功效。布雷纳德正在研究这些灯是否确实能帮助模拟国际空间站睡眠舱内的人们更快入睡。洛克利正在调查这些灯——结合咖啡因——是否能帮助志愿者在夜班期间执行复杂的任务。

“我们确信它们会产生效果——我们只是想看看它们会产生什么样的效果,以及效果的大小,”哈佛医学院睡眠医学部的研究合作者伊丽莎白·克勒曼说。

克勒曼预测,这项技术有一天将在地球上广泛应用,或许可以照亮医院病房、核潜艇、工厂、教室或“基本上任何您有室内照明并希望人们在特定时间保持警觉的地方”,她说。“仅仅因为世界多年来一直在使用荧光灯,并不意味着它是最好的。”

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