德国科隆体育大学的神经科学家斯特凡·施耐德在南极洲的一个研究站寻找答案。安娜·冯·霍普夫加滕采访。
霍普夫加滕:人类不断被吸引到更远的太空,飞往火星可能在我们有生之年成为可能。现在估计前往红色星球单程需要大约八个月,在行星表面至少停留一年。这样的任务会对宇航员的心理健康构成哪些挑战?
施耐德:长时间的太空飞行会从多方面影响一个人。宇航员将在非常狭小的空间里长期生活——而宇宙飞船真的没有多少退路空间。这可能会有压力。另一个问题是单调:宇航员的日常工作几乎没有变化,周围环境也没有多少消遣。

斯特凡·施耐德于 1972 年出生于科隆。他获得了德国科隆体育大学运动科学博士学位,现在在该大学担任副校长。他还拥有波恩大学的神学博士学位。此外,他还担任澳大利亚昆士兰州阳光海岸大学的兼职教授。他的学术兴趣围绕着心理和大脑如何对极端条件做出反应,以及运动对心理健康的影响。安娜·冯·霍普夫加滕是一位生物学家和科学作家,她为《大脑与精神》采访了他。图片来源:斯特凡·施耐德
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您最新的研究侧重于隔离对人脑和心理的特定影响。您是如何调查这个问题的?
我们与南极康科迪亚研究站工作人员中的志愿者合作,对他们在南极冬季的八个月期间进行了监测。当然,我们很想在真正的空间站上进行实验——但出于实际原因,这从来都不是真正的选择。在一段时间内将几个人送入太空将非常昂贵,并且从实验者的角度来看,在这种环境中观察他们是很棘手的。因此,我们决定将我们的研究设置在所谓的类似环境中——在我们的案例中,是康科迪亚站。这座建筑群牢固地固定在一个高原的顶部,距离南极点 1,000 英里。它看起来像一个巨大的苏打罐被切成两半,周围只有冰雪。在许多方面,我们的志愿者在这里面临的条件与空间站上的条件相似。康科迪亚位于地球上最寒冷的地方之一:我们实验期间的平均温度约为 –65 摄氏度(–85 华氏度)。在这些气候条件下,任何车辆都无法到达该站。站内的居民只能在天气允许的情况下非常短时间地外出。他们在极夜的完全黑暗中度过了八个月中的三个月。
谁参与了您的研究?
他们大多是在南极洲进行研究的科学家,如冰川学家和天文学家,但一些车站的后勤人员也参与了我们的志愿者行列——包括一名电工、一名厨师和一名医务人员。在当时的 14 名康科迪亚机组人员中,有 8 人同意参加我们的研究。
他们在车站的生活是什么样的?
一个人的日常工作由他们的角色决定——每个人都有自己的一套任务。车站的科学家为他们各自的研究进行实验,厨师为全体船员准备膳食,等等。车站指挥官定期尝试让大家一起共进早餐,这样就不会有人脱离团队。就像在童子军营地一样,这个想法有时奏效,有时不奏效。一旦早餐结束,每个人都会各奔东西,在剩下的时间里工作。

南极康科迪亚站位于地球上最寒冷的地方之一,距离最近的研究机构 320 英里(600 公里)。冬季最低温度降至 –112 华氏度(–80 摄氏度),这使得为生活区供暖和供水极具挑战性。图片中的红色集装箱是车站的发电厂和废水回收厂。图片来源:薇拉·阿贝尔
您是如何研究隔离对康科迪亚居民的影响的?
每六周一次,我们要求志愿者填写一份关于他们身心健康的问卷。此时,我们也通过脑电图测量了他们的大脑活动。在研究开始之前,我们已经让他们做好自行进行测试程序的准备,因为我们无法亲临现场并帮助他们进行检查。除了测试之外,我们的八名参与者中的四名还参加了一项体育锻炼计划。
他们在那里做了什么样的运动?
参与者可以使用车站内的小型健身房,里面配备了跑步机和一些举重器械。除此之外,训练还包括使用自身体重的练习,例如俯卧撑、引体向上和跳绳。
您的调查结果是什么?
持续的隔离和单调的环境对参与者报告的情绪产生了负面影响。然而,这仅适用于未参加体育锻炼计划的人。早在研究开始六周后,他们的幸福感就已经受到了影响。随着心理压力的增加,他们的积极性下降,并且他们报告说感觉身体不太健康。他们的水平稳定在这个低于通常水平的水平上。
那么积极锻炼的人呢?
他们的情绪没有受到影响,而是在整个测试期间保持不变。
您如何解释这一点?
我们认为运动的积极影响根植于其对前额叶皮层的影响。从之前的研究中,我们知道大脑的这一部分——负责认知和情感——在体育锻炼后活跃度较低。另一方面,压力和不适会导致大脑该区域的活动激增。我们现在认为,在运动期间,皮质活动会转移到其他区域。这让前额叶皮层有机会“重置”。您可以将其想象成一个超速运转的计算机芯片。体育锻炼会重新布线整个大脑回路,以便该区域可以恢复。因此,运动确实可以从字面上重启大脑。

穿过这扇木门是巨大的冰隧道,冰川学家在那里保存他们的样本。图片来源:薇拉·阿贝尔
研究参与者还在南极站监测了他们的大脑活动。结果是什么?
我们用脑电图测量了所谓的 α 波和 β 波。高水平的 α 波活动表明大脑处于放松状态——一旦我们闭上眼睛,α 波就开始在脑电图中上升。另一方面,β 波表示清醒状态。在车站待了六周后,非运动组的两种脑电波都略有增加,而运动组的两种脑电波持续下降。在实验结束时,积极锻炼的人的 α 波和 β 波活动比不那么活跃的同事低约 40%。
您如何解释这些发现?
通常,较高的 α 波活动会伴随着放松程度的增加——这意味着不活跃组比运动组更放松。如果情况是这样,我们也会看到 β 波活动同时减少。由于我们的非运动组的 α 波和 β 波都很高,我们认为这更有可能代表我们志愿者皮质活动的总体增加。这些人所处的极端条件——寒冷黑暗的南极冬季、风景和日常工作的缺乏变化以及与他人的有限互动——所有这些都在他们身上留下了印记。他们承受着心理和身体压力,这可能导致了他们高于平常的皮质活动。运动可能抑制了第二组的这种反应。尽管如此,在解释这些发现时需要谨慎:α 波与 β 波的比较描绘了一幅过于简单的画面,无法做出明确的陈述。在后续检查中,我将尝试通过更彻底的脑电图分析来捕捉更多细节。

康科迪亚站设有一个实验室,科学家们在那里进行实验。施耐德隔离研究的脑电图检查也是在这个房间进行的。图片来源:薇拉·阿贝尔
您的南极洲实验与火星 500 试验有何不同?在火星 500 试验中,六名志愿者模拟了 520 天的火星飞行?
与火星 500 研究相比,我们的志愿者被安置在一个真正的研究站中,他们必须完成一项实际任务。例如,我们的冰川学家在冰中钻孔以研究其成分。他们不得不面对非常真实的情况和问题,在许多方面都非常像宇航员在更长的太空任务中处理的情况。然而,我们的实验无法模拟的一个因素是零重力环境。
在一个狭小的空间里与另外 13 个人一起被困几个月——在这种情况下,很难想象孤独会成为一个问题。您的结果是否可能来自与这个群体过于接近而造成的压力?
在这种环境中,就像在真正的太空任务中一样,两种状态并存:一种是隔离感或孤独感,另一种是个人空间不足,几乎没有隐私的可能性。它们是同一枚硬币的两面,因此我们无法区分它们或将它们视为我们实验中的独立因素。一个伴随着另一个。
个人空间不足是否可能比隔离更具挑战性?
对于某些人来说,情况肯定是这样——很大程度上取决于个性。您可能还记得 2010 年智利矿难,当时 33 人被困在地下 69 天。其中一位幸存者后来说,让他保持理智的是可以在隧道网络中躲藏起来——独自一人。因此,尽管与外界隔绝,矿工们仍然有一些退路和独处时间的选择。宇航员也多次表示,在太空中他们最怀念的事情之一就是独处。
在您的太空任务中,您通常无法选择您的宇航员同伴。如果您遇到人际冲突,您有什么建议来最好地应对它们?
船员的组建会考虑到社会标准。在任务开始之前,会对谁与谁相处融洽以及哪些人可能会相互对抗进行深入评估。此外,宇航员还会接受心理训练,学习如何最好地处理冲突或直接避免冲突。尽管如此,重要的是每个人都要下定决心,如何才能最好地缓解压力。运动是这样做的一种选择。

在八个月的冬季期间,无法向车站运送任何物资——这段时间的所有补给都储存在集装箱中。图片来源:薇拉·阿贝尔
日常生活呢:您会建议压力大的人多运动吗?
对于某些人来说,这肯定会很好。尤其是老年人,他们经常陷入一个始于退休的恶性循环。此时,一个人可能会失去大部分社交圈以及他们早上起床的主要原因。有些人会通过退缩并大部分时间呆在家里来做出反应——尤其是那些晚年身体不太好的人。这会逐渐侵蚀他们的自尊。结果,他们的身体健康逐渐下降,并且由于缺乏变化,大脑没有获得足够的感官输入——这反过来也会导致心理功能下降。这些缺陷会造成新的障碍,阻止一个人外出和结识新朋友。有规律的锻炼可能有助于应对这种情况。
那些可能从运动中获益最多的人是孤独的人。但一些研究声称,总的来说,他们很难激励自己去运动。您能想到解决这个困境的方法吗?
我们内心深处都知道运动是健康的。尽管如此,仅凭这一点似乎并没有推动每个人都多运动。这是因为我们享受运动的倾向部分是在我们年轻时发展起来的。如果一个孩子喜欢运动,他们通常会在以后的生活中回到运动中。因此,我们应该寻找童年的参考点:我小时候喜欢哪些运动?也许我应该再试一次!有一件事肯定不会有帮助,那就是试图说服某人从事一项特定的活动,而不考虑这个人可能喜欢什么。
您是如何应对孤独的?
我实际上很享受我得到的每一刻独处时光。这就是为什么我喜欢在森林里慢跑,在那里我可以找到平静和安宁。