德國科隆體育大學的神經科學家斯特凡·施耐德在南極洲的一個研究站尋找答案。安娜·馮·霍普夫加滕採訪。
霍普夫加滕:人類不斷被吸引到更遠的太空,飛往火星可能在我們有生之年成為可能。現在估計前往紅色星球單程需要大約八個月,在行星表面至少停留一年。這樣的任務會對宇航員的心理健康構成哪些挑戰?
施耐德:長時間的太空飛行會從多方面影響一個人。宇航員將在非常狹小的空間裡長期生活——而宇宙飛船真的沒有多少退路空間。這可能會有壓力。另一個問題是單調:宇航員的日常工作幾乎沒有變化,周圍環境也沒有多少消遣。
斯特凡·施耐德於 1972 年出生於科隆。他獲得了德國科隆體育大學運動科學博士學位,現在在該大學擔任副校長。他還擁有波恩大學的神學博士學位。此外,他還擔任澳大利亞昆士蘭州陽光海岸大學的兼職教授。他的學術興趣圍繞著心理和大腦如何對極端條件做出反應,以及運動對心理健康的影響。安娜·馮·霍普夫加滕是一位生物學家和科學作家,她為《大腦與精神》採訪了他。圖片來源:斯特凡·施耐德
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您最新的研究側重於隔離對人腦和心理的特定影響。您是如何調查這個問題的?
我們與南極康科迪亞研究站工作人員中的志願者合作,對他們在南極冬季的八個月期間進行了監測。當然,我們很想在真正的空間站上進行實驗——但出於實際原因,這從來都不是真正的選擇。在一段時間內將幾個人送入太空將非常昂貴,並且從實驗者的角度來看,在這種環境中觀察他們是很棘手的。因此,我們決定將我們的研究設定在所謂的類似環境中——在我們的案例中,是康科迪亞站。這座建築群牢固地固定在一個高原的頂部,距離南極點 1,000 英里。它看起來像一個巨大的蘇打罐被切成兩半,周圍只有冰雪。在許多方面,我們的志願者在這裡面臨的條件與空間站上的條件相似。康科迪亞位於地球上最寒冷的地方之一:我們實驗期間的平均溫度約為 –65 攝氏度(–85 華氏度)。在這些氣候條件下,任何車輛都無法到達該站。站內的居民只能在天氣允許的情況下非常短時間地外出。他們在極夜的完全黑暗中度過了八個月中的三個月。
誰參與了您的研究?
他們大多是在南極洲進行研究的科學家,如冰川學家和天文學家,但一些車站的後勤人員也參與了我們的志願者行列——包括一名電工、一名廚師和一名醫務人員。在當時的 14 名康科迪亞機組人員中,有 8 人同意參加我們的研究。
他們在車站的生活是什麼樣的?
一個人的日常工作由他們的角色決定——每個人都有自己的一套任務。車站的科學家為他們各自的研究進行實驗,廚師為全體船員準備膳食,等等。車站指揮官定期嘗試讓大家一起共進早餐,這樣就不會有人脫離團隊。就像在童子軍營地一樣,這個想法有時奏效,有時不奏效。一旦早餐結束,每個人都會各奔東西,在剩下的時間裡工作。
南極康科迪亞站位於地球上最寒冷的地方之一,距離最近的研究機構 320 英里(600 公里)。冬季最低溫度降至 –112 華氏度(–80 攝氏度),這使得為生活區供暖和供水極具挑戰性。圖片中的紅色集裝箱是車站的發電廠和廢水回收廠。圖片來源:薇拉·阿貝爾
您是如何研究隔離對康科迪亞居民的影響的?
每六週一次,我們要求志願者填寫一份關於他們身心健康的問卷。此時,我們也透過腦電圖測量了他們的大腦活動。在研究開始之前,我們已經讓他們做好自行進行測試程式的準備,因為我們無法親臨現場並幫助他們進行檢查。除了測試之外,我們的八名參與者中的四名還參加了一項體育鍛煉計劃。
他們在那裡做了什麼樣的運動?
參與者可以使用車站內的小型健身房,裡面配備了跑步機和一些舉重器械。除此之外,訓練還包括使用自身體重的練習,例如俯臥撐、引體向上和跳繩。
您的調查結果是什麼?
持續的隔離和單調的環境對參與者報告的情緒產生了負面影響。然而,這僅適用於未參加體育鍛煉計劃的人。早在研究開始六週後,他們的幸福感就已經受到了影響。隨著心理壓力的增加,他們的積極性下降,並且他們報告說感覺身體不太健康。他們的水平穩定在這個低於通常水平的水平上。
那麼積極鍛鍊的人呢?
他們的情緒沒有受到影響,而是在整個測試期間保持不變。
您如何解釋這一點?
我們認為運動的積極影響根植於其對前額葉皮層的影響。從之前的研究中,我們知道大腦的這一部分——負責認知和情感——在體育鍛煉後活躍度較低。另一方面,壓力和不適會導致大腦該區域的活動激增。我們現在認為,在運動期間,皮質活動會轉移到其他區域。這讓前額葉皮層有機會“重置”。您可以將其想象成一個超速運轉的計算機晶片。體育鍛煉會重新佈線整個大腦回路,以便該區域可以恢復。因此,運動確實可以從字面上重啟大腦。
穿過這扇木門是巨大的冰隧道,冰川學家在那裡儲存他們的樣本。圖片來源:薇拉·阿貝爾
研究參與者還在南極站監測了他們的大腦活動。結果是什麼?
我們用腦電圖測量了所謂的 α 波和 β 波。高水平的 α 波活動表明大腦處於放鬆狀態——一旦我們閉上眼睛,α 波就開始在腦電圖中上升。另一方面,β 波表示清醒狀態。在車站待了六週後,非運動組的兩種腦電波都略有增加,而運動組的兩種腦電波持續下降。在實驗結束時,積極鍛鍊的人的 α 波和 β 波活動比不那麼活躍的同事低約 40%。
您如何解釋這些發現?
通常,較高的 α 波活動會伴隨著放鬆程度的增加——這意味著不活躍組比運動組更放鬆。如果情況是這樣,我們也會看到 β 波活動同時減少。由於我們的非運動組的 α 波和 β 波都很高,我們認為這更有可能代表我們志願者皮質活動的總體增加。這些人所處的極端條件——寒冷黑暗的南極冬季、風景和日常工作的缺乏變化以及與他人的有限互動——所有這些都在他們身上留下了印記。他們承受著心理和身體壓力,這可能導致了他們高於平常的皮質活動。運動可能抑制了第二組的這種反應。儘管如此,在解釋這些發現時需要謹慎:α 波與 β 波的比較描繪了一幅過於簡單的畫面,無法做出明確的陳述。在後續檢查中,我將嘗試透過更徹底的腦電圖分析來捕捉更多細節。
康科迪亞站設有一個實驗室,科學家們在那裡進行實驗。施耐德隔離研究的腦電圖檢查也是在這個房間進行的。圖片來源:薇拉·阿貝爾
您的南極洲實驗與火星 500 試驗有何不同?在火星 500 試驗中,六名志願者模擬了 520 天的火星飛行?
與火星 500 研究相比,我們的志願者被安置在一個真正的研究站中,他們必須完成一項實際任務。例如,我們的冰川學家在冰中鑽孔以研究其成分。他們不得不面對非常真實的情況和問題,在許多方面都非常像宇航員在更長的太空任務中處理的情況。然而,我們的實驗無法模擬的一個因素是零重力環境。
在一個狹小的空間裡與另外 13 個人一起被困幾個月——在這種情況下,很難想象孤獨會成為一個問題。您的結果是否可能來自與這個群體過於接近而造成的壓力?
在這種環境中,就像在真正的太空任務中一樣,兩種狀態並存:一種是隔離感或孤獨感,另一種是個人空間不足,幾乎沒有隱私的可能性。它們是同一枚硬幣的兩面,因此我們無法區分它們或將它們視為我們實驗中的獨立因素。一個伴隨著另一個。
個人空間不足是否可能比隔離更具挑戰性?
對於某些人來說,情況肯定是這樣——很大程度上取決於個性。您可能還記得 2010 年智利礦難,當時 33 人被困在地下 69 天。其中一位倖存者後來說,讓他保持理智的是可以在隧道網路中躲藏起來——獨自一人。因此,儘管與外界隔絕,礦工們仍然有一些退路和獨處時間的選擇。宇航員也多次表示,在太空中他們最懷念的事情之一就是獨處。
在您的太空任務中,您通常無法選擇您的宇航員同伴。如果您遇到人際衝突,您有什麼建議來最好地應對它們?
船員的組建會考慮到社會標準。在任務開始之前,會對誰與誰相處融洽以及哪些人可能會相互對抗進行深入評估。此外,宇航員還會接受心理訓練,學習如何最好地處理衝突或直接避免衝突。儘管如此,重要的是每個人都要下定決心,如何才能最好地緩解壓力。運動是這樣做的一種選擇。
在八個月的冬季期間,無法向車站運送任何物資——這段時間的所有補給都儲存在集裝箱中。圖片來源:薇拉·阿貝爾
日常生活呢:您會建議壓力大的人多運動嗎?
對於某些人來說,這肯定會很好。尤其是老年人,他們經常陷入一個始於退休的惡性迴圈。此時,一個人可能會失去大部分社交圈以及他們早上起床的主要原因。有些人會透過退縮並大部分時間呆在家裡來做出反應——尤其是那些晚年身體不太好的人。這會逐漸侵蝕他們的自尊。結果,他們的身體健康逐漸下降,並且由於缺乏變化,大腦沒有獲得足夠的感官輸入——這反過來也會導致心理功能下降。這些缺陷會造成新的障礙,阻止一個人外出和結識新朋友。有規律的鍛鍊可能有助於應對這種情況。
那些可能從運動中獲益最多的人是孤獨的人。但一些研究聲稱,總的來說,他們很難激勵自己去運動。您能想到解決這個困境的方法嗎?
我們內心深處都知道運動是健康的。儘管如此,僅憑這一點似乎並沒有推動每個人都多運動。這是因為我們享受運動的傾向部分是在我們年輕時發展起來的。如果一個孩子喜歡運動,他們通常會在以後的生活中回到運動中。因此,我們應該尋找童年的參考點:我小時候喜歡哪些運動?也許我應該再試一次!有一件事肯定不會有幫助,那就是試圖說服某人從事一項特定的活動,而不考慮這個人可能喜歡什麼。
您是如何應對孤獨的?
我實際上很享受我得到的每一刻獨處時光。這就是為什麼我喜歡在森林裡慢跑,在那裡我可以找到平靜和安寧。
