宇航员在太空上如何睡觉?睡不好怎么办?

(图片来源: Nasa) Image copyright NASA

此刻,我正站在位于德国科隆附近一座被森林环绕的地下实验室里。吸顶灯把墙壁照得一片惨白,没有窗户,也几乎没有装饰。我所处的房间里摆着一张单人床,一台计算机和一幅描绘太空景象的画,画中是一株正在开花的巨大植物和造型怪异的太空飞船。天花板上的摄像头注视着我的一举一动。

在这个与世隔绝的地方,你根本不知道现在是白天还是黑夜。我感觉到与世界完全隔离,甚至都不在地球上。这正是这座德国太空署DLR下属设施的设计师想达到的效果。对于想研究太空飞行对人体影响的科学家和医生来说,这座名为"Envihab"的实验室再适合不过了。

这里的最新一项实验是研究睡眠不足对宇航员的影响——对于在国际空间站上工作的宇航员,这是一个很实际的问题。"理论上,他们应该睡眠充足,每晚睡足8小时,"研究负责人爱娃-玛利亚·埃曼霍斯特(Eva-Maria Elmenhorst)表示。"但是,大多数宇航员都只能睡5-6小时,这明显不够。"

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Image caption 实验要求志愿者呆在装修简陋、墙壁雪白、没有窗户的房间里(图片来源: Richard Hollingham)

实际上,我们大多数人的睡眠时间都不够,在白天需要浓咖啡来提神。就在我拜访埃曼霍斯特的那天,为了赶上飞往德国的飞机,我凌晨4点1刻就起床了。但是,这一天我的工作负担并不重:只需问她几个问题,并把答案记录下来而已。然而,宇航员却是以每小时2.7万公里的速度沿地球轨道飞行,与寒冷的真空仅仅相隔几厘米的人。一个错误决策、短暂的粗心大意或者注意力不集中就有可能对宇航员自己和同事造成灭顶之灾。想象一下,在只睡了5小时以后,你要操纵重达数吨的飞船与太空站精确对接的挑战性。

然而,在太空中美美地睡一觉却并非易事,这里没有床也没有枕头——宇航员钻进睡袋,然后用带子固定在墙上。这还没完,"宇航员睡不好的原因有几个,"埃曼霍斯特表示。"与世隔绝,每90分钟就会日出一次,并且国际太空站的通风系统噪音很大。"很多情况下,宇航员要轮班工作来监控实验或者与到访的补给飞船实现对接。

为了研究睡眠缺乏会对宇航员的工作表现产生何等影响,埃曼霍斯特的实验团队安排不同组的付费志愿者经受睡眠剥夺实验。"我们想了解睡眠缺乏会对认知功能产生什么影响,"她说,"还有在同样睡眠不足的情况下,为什么有些人比其他人表现得更好。"

除了宇航员以外,她希望轮班工人和医生、护士等等需要在睡眠不足的情况下做出重大决策的人员也能从实验中获益。埃曼霍斯特说,仅在德国一地就有16%的员工会定期上夜班,而许多从事重大安全性工作的工人的睡眠时间达不到建议的8小时。

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Image caption 卢卡斯(Lucas)等志愿者在坚持不睡觉的情况下完成复杂的任务(图片来源: Richard Hollingham)

在埃曼霍斯特的实验中,要求志愿者每天完成一系列任务,包括记忆力测验、反应速度测试和重复性电脑游戏。在5个晚上,他们每晚只允许睡5个小时。然后是保证8小时睡眠的恢复期,最后则是长达38小时的高强度睡眠剥夺实验。

医生用由多个电极组成的,外观类似头发网的帽子监测受试者的大脑活动,同时进行血检和MRI扫描。

"我们感兴趣的是大脑控制睡意的深层机制,"埃曼霍斯特说。"即便只是一晚不睡,我们也能监测到体内激素的变化。"

对于志愿者(他们承认,参与实验的主要动机就是为了获得报酬,在两周的实验时间里他们只需坐在房间里看电视、聊天而已)这项实验的难度要超过他们当初的想象。"很难保持不睡,"参与实验的一名学生卢卡斯说。"当我们快睡着时,总有人过来打搅我们。"

"我们唯一能做的就是互相聊天、看电视或者玩笔记本电脑,"来自师范学校的另一位志愿者玛格达莱那(Magdalena)说。"总有人对我嚷嚷'玛格达莱那,你还醒着吗?玛格达莱那,醒醒!'"

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Image caption 国际空间站上的宇航员只能绑在墙壁上入睡,并且根本没枕头(图片来源: Nasa)

为了确保志愿者们没有打盹,研究团队的人会随时监控他们,坐在他们身边,或者通过闭路电视监控。如果一位志愿者眼睛闭上的时间稍长,就会被推醒。

随着时间的推移,卢卡斯发现他的记忆力和灵敏度都开始下降。"我在实验过程中感觉很难受,"他说。"现在就想尽可能多睡,再也不熬通宵改作业了。"

除了思维表现出现下降外,研究团队还发现,志愿者们出现了更加令人不安的生理变化。"我们发现,连续5天每天5小时的睡眠会减缓葡萄糖代谢,同时他们体内的激素水平也出现了波动,"埃曼霍斯特表示。这进一步验证了另一项发现:在轮班工作的人中,糖尿病和高血压患者的比例较常人更高。

这项仍在进行中的研究的最终目标在于,为宇航员制定更科学的工作计划,并且避免宇航员过于疲劳。随着长时间太空飞行越来越普遍,同时人类正在计划开展太空殖民,确保宇航员拥有足够睡眠的重要性也在不断提高。

就在我采访埃曼霍斯特的同时,最后一组志愿者刚刚离开Envihab实验室。讽刺的是,埃曼霍斯特自己现在终于也能睡个好觉了。"实验期间,我几乎每天要在5点起床来做研究,"她说,"缺乏睡眠也对我的认知功能产生了不良影响。"

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