头倾斜床靠背研究捕获的本质spaceflight-induced认知变化?回顾

介绍

为了确保人类太空探索的成功,风险因素危及宇航员的性能必须充分评估。事实上,在航天,人体暴露在各种与压力因素,如微重力、宇宙辐射,二氧化碳水平升高,改变曝光,增加环境噪音,和间接影响与航天环境,如高工作负载,隔离和限制(喀纳斯Manzey, 2008;Cucinotta et al ., 2014;法律et al ., 2014)。这些因素也导致各种症状通常观察到在太空任务。例如,宇航员遭受空间运动病(SMS) (Lackner DiZio, 2006)和减少睡眠时间(Barger et al ., 2014)。临床上重要neuro-ophthalmological症状(例如,全球压扁,视力减退,并增加颅内压)也报告发生了长时间的任务,创造了术语下Spaceflight-Associated Neuro-Ocular综合症(SANS) (部门et al ., 2020)。许多形式的spaceflight-related证明,大脑的结构变化引起的缺乏微重力下的静水压力,包括大脑的向上移,向上脑脊液改变,心室体积灰质体积下降(见详细审查Stahn库恩,2021;Roy-O ' reilly et al ., 2021)。

与明确的神经影像学研究结果,关于认知能力远非结论性的结果(Strangman et al ., 2014)。尽管许多研究在空间认知功能检查,观察到的变化背后的原因还不清楚。认知变化的一个潜在来源是microgravity-induced液体转移到上半身(桑顿et al ., 1987大脑的()和一个右移罗伯茨et al ., 2017)。幸运的是,这些变化在地面条件下也可以调查。6°头倾斜床靠背(HDBR),例如,是一个完善的地面模拟spaceflight-induced生理改变,包括心血管变化(跨国Le-Traon et al ., 2007;Barbic et al ., 2019),头流体转移(Hargens维科,2016),向上和后部脑转移,增加脑组织的顶点的密度,增加心室体积(罗伯茨et al ., 2015;Roy-O ' reilly et al ., 2021),改变大脑连接(卡萨迪et al ., 2016)。HDBR还使测试的有效性对策减轻航天相关性能下降,如人造重力(AG)和运动(泰et al ., 2021)。然而,尽管HDBR被认为模拟microgravity-induced生理变化(跨国Le-Traon et al ., 2007),它仍然是有争议的是否HDBR space-induced认知恶化是一个可靠的模型。因此,本文旨在比较航天和HDBR认知功能的影响。

在以下,相关研究的结果将会总结使用七种主要类别根据认知功能最需要给定的任务。分类如下:感觉运动技能、时间估计,注意力和精神运动速度、记忆、执行功能、推理和数学处理,和情绪刺激的认知加工。注意,更复杂的任务涉及到多个认知域和哪一个是主并不总是明确的。关于行为的性能结果,相关的脑电活动和脑成像结果讨论了每个类别下。Readaptation后认知功能的航天/ HDBR暴露也总结了通过比较和post-measurement点在每个类别的相关研究。相关信息(例如,结果,持续时间,主题,动态的存在与否/ in-HDBR测量)的所有空间和HDBR研究也总结了每个类别下表1,表2,表3,表4,表5,表6,表7。

认知空间和头倾斜床支架研究的结果在每个类别

有关空间和HDBR研究发表在2022年6月30日之前被发现通过搜索谷歌学者和专家联系使用以下术语:卧休息;头倾斜;HDBR;失重;微重力;空间;太空任务;认知;精神运动;反应时间; EEG; fMRI. Additional articles were identified from reference lists. As performance deterioration of even a single astronaut can pose a hazard to mission success, individual factors causing susceptibility to space-related stress factors should also be considered. Therefore, even though findings of case and low sample size studies may be less generalizable for the overall population, sample size was not an exclusion criterion in this review. Additionally, while HDBR is important for testing exercise and AG as countermeasures against space-induced physiological changes, cognitive results for HDBR are presented in this review regardless of the presence or absence of exercise during HDBR, while for HDBR studies investigating AG protocol(s) as a countermeasure, results are only discussed for the HDBR group without AG (Basner et al ., 2021;泰et al ., 2022)。显著差异也指出文本。

研究和任务被排除在外,如果航天/卧休息时间不到6天(Basner et al ., 2018),或者主要的重点是平衡,运动,毛的身体运动,前庭系统、空间定位。在每个类别,结果是基于管理任务。请注意,研究应用几个认知措施列出在每个类别/任务。评论还包括文章描述相同的不同方面的研究(如)福勒et al ., 2000;一杯啤酒et al ., 2001;b)李et al ., 2019;马哈德文et al ., 2021;元et al ., 2016;Koppelmans et al ., 2015;卡萨迪et al ., 2016;c)Benke et al ., 1993 a;Benke et al ., 1993 b;d)Pattyn et al ., 2005;Pattyn et al ., 2009;e)Manzey et al ., 1993;Manzey et al ., 1995)。短期和长期太空飞行和HDBR结果分别进行了讨论。太空任务平均长度一半以上被认为是长时间。此外,宇航员用于太空旅行者一词在整个文本的一致性。

感觉运动技能

本节总结了研究结果利用感觉运动技能(结果是进一步详细表1)。评估航天和HDBR-related手眼协调能力的变化,许多研究使用某些类型的跟踪任务,包括不稳定的跟踪任务,Fittsberg任务,和追求跟踪任务。在不稳定的跟踪任务中,受试者必须保持一个不稳定的目标显著目标区域的中心(Manzey et al ., 1993;1995年;1998年;2000年;艾迪et al ., 1998;Shehab et al ., 1998;一杯啤酒et al ., 2010),或维持在一个不稳定的对象(目标摩尔et al ., 2019)。大多数研究使用不稳定的跟踪任务发现明显恶化飞行性能在短期和长期的太空任务。更多的错误被发现在一个8-days-long (Manzey et al ., 1993,1995年),3-weeks-long短期航天(Manzey et al ., 2000)。对于长时间的太空任务,飞行性能恶化被发现在438年的前2 - 3周-天-长期太空飞行(Manzey et al ., 1998),甚至持续几个月飞行(一杯啤酒et al ., 2010)。对接任务报告小et al。(2019),这是一个“联盟”号飞行器对接仿真任务在两种情况下,也可以认为是一个不稳定的跟踪任务的版本。团队业绩不妥协对接half-year-long任务中增加的数量低于中位数RTs(即。一个时间范围内,时间实现成功对接)。与这些结果,完整的性能被发现在16-days-long任务(艾迪et al ., 1998)。此外,艾迪et al。(1998)甚至在1出4名宇航员报告改进的性能,但与其他跟踪任务的研究,他们安装的学习曲线飞行前的测量分和使用不同的性能指标。额外的长期太空飞行前和飞行后测量相比研究只点一个half-year-long太空任务,发现不稳定的跟踪任务(没有恶化摩尔et al ., 2019)。跟踪性能也是Fittsberg调查任务,和追求跟踪任务。Fittsberg任务相结合的短期记忆(Sternberg)任务和电机控制测试。在这个任务中,受试者必须决定哪些字母显示的是内存集的一部分,然后手动导航光标从最初的中心位置到目标的信。在这里我们只讨论结果对运动时间作为感觉运动性能的指标,而做决定的时间反映了短期记忆,因此下详细的内存部分。增加飞行运动时间检测在8-days-long Fittsberg太空任务的任务(纽曼和出生,1999年)。追求跟踪任务需要参与者跟踪移动目标有或没有看到他们的手。完整的性能被发现在这个任务中16-days-long太空任务(福勒et al ., 2000;一杯啤酒et al ., 2001),然而,在太空飞行,跟踪运动开始跟随一个椭球反应路径而不是圆形,成为更紧密地与身体长轴一致的主题。这种改变也持续9天之后飞行后规范化的趋势(一杯啤酒et al ., 2001)。额外的14名宇航员太空研究应用版本的追求跟踪任务(Kornilova et al ., 2016)。他们测量手动和视觉跟踪性能在一个受试者的任务来直观地遵循一个移动目标(线性和正弦)和手动复制运动通过手动控制运动的第二个对象转移目标。测量之前和之后half-year-long太空任务透露,尽管视觉跟踪恶化后的头几天回来,感觉运动性能完好无损在这个任务中。

关于readaptation跟踪性能的地面条件,大多数研究报告更糟糕的性能在空中找不到感觉运动性能恶化降落后一个星期内。2例外案例研究是关于20-day-long空间任务(Manzey et al ., 2000),438天漫长的太空任务(Manzey et al ., 1998)。不管任务的长度,这两项研究发现性能衰减是限于飞行后的前1 - 2周,虽然后来飞行后会话(在72 - 73天Manzey et al ., 2000;和168天Manzey et al ., 1998显示成功的readaptation跟踪任务。

至于HDBR,只有两个16-days-long HDBR测量跟踪性能的研究,其中一个报道之间没有减量预处理和in-HDBR在不稳定的跟踪任务(Shehab et al ., 1998),而另一项研究甚至发现改进的性能在追求的一个版本跟踪任务,受试者跟踪和打击移动目标对象(DeRoshia另一则,1993)。

感觉运动技能也调查指出手臂运动的任务由两个太空研究所(伯杰et al ., 1997;一杯啤酒et al ., 2001),而HDBR调查尚未公布。在这个任务中,参与者被要求在视觉目标点(伯杰et al ., 1997)或没有看到他们的手(一杯啤酒et al ., 2001)。这些研究调查性能的3 - 4名宇航员在短期和长期的太空任务,增加飞行运动时间和没有pre -飞行后的差异。

感觉运动速度由one-year-long评估空间研究(Garrett-Bakelman et al ., 2019)和由60-days-long HDBR研究(Basner et al ., 2021)与运动实践的任务。在这个任务中,参与者被要求连续点击方块随机出现在屏幕上和变得更小的外观。同时结果显示没有飞行性能降低one-year-long任务中Garrett-Bakelman et al。(2019)他们所做的报告,减少飞行后的性能。至于HDBR,Basner et al。(2021)报道减少in-HDBR感觉运动速度在运动实践任务,但没有发现pre - post-HDBR差异。

手灵巧度和精细运动控制研究在3长期太空研究所(Mulavara et al ., 2018;摩尔et al ., 2019;泰et al ., 2021),并在3长HDBR研究(60 - 70天Koppelmans et al ., 2015;Mulavara et al ., 2018;泰et al ., 2022)。请注意,Mulavara et al。(2018)这些技能在长时间的太空飞行和HDBR调查。这些研究要么使用普渡测试(Koppelmans et al ., 2015;摩尔et al ., 2019;泰et al ., 2021;泰et al ., 2022)或槽小钉板测试(Mulavara et al ., 2018)。小钉板两个版本的测试中,受试者被要求尽快把钉子放到洞,然而,在槽小钉板测试,钉子必须旋转匹配洞前就被插入。可用空间研究只进行预处理和通half-year-long太空任务后的差异。8宇航员的使用数据,摩尔et al。(2019)发现性能下降的重要因素与非惯用手在普渡测试,和恶化的趋势,占主导地位的手,用双手的任务执行后直接返回地球,降落后4天而性能达到飞行前的水平。另外,他们发现没有这样的时间效应的地面对照组12个科目。在他们的研究中,15名宇航员,泰et al。(2021)还发现显著的性能衰减的用双手的运动协调在同一个任务在他们最早的飞行后测量(降落后4天),而对于他们以后的飞行后报告的完整readaptation性能测量(1个月后着陆)。使用槽小钉板测试与13个宇航员在他们的研究中,Mulavara et al。(2018)还发现显著的性能恶化的手从half-year-long太空任务回国后1天。相反,Mulavara et al。(2018)业绩持平后直接70天的HDBR有19个科目。另外两个HDBR研究使用的用双手的版本普渡测试(HDBR 70天,Koppelmans et al ., 2015;HDBR 60天,泰et al ., 2022)。泰et al。(2022)相比预处理和in-HDBR测量点数,发现完整的感觉运动性能,而比较pre-HDBR in-HDBR post-HDBR,Koppelmans et al。(2015)甚至发现改进的感觉运动性能最后一天in-HDBR post-HDBR 8 - 12天。

最后,摩尔et al。(2019)评估两个复杂的感觉运动驾驶仿真任务以及上述报道不稳定跟踪任务之前和之后half-year-long太空任务。在山路仿真任务的一部分,受试者被要求尽快开车一条山路上,同时保持自己的立场在正确的车道上。在锥课程驾驶任务中,受试者必须障碍滑雪赛在锥与汽车尽快。虽然没有发现pre -飞行后差异对于不稳定的跟踪任务和锥驾驶仿真任务,摩尔et al。(2019)并报告问题直接降落后在山上驾驶仿真任务并恢复到基线降落后4天。据我们所知,还没有类似的任务是评估HDBR之下。

时间估计

航天时间估计的潜在影响是调查在3太空研究所(Benke et al ., 1993 a;Semjen et al ., 1998;凯利et al ., 2005)(见表2)。估计的长度不同的时间段是评估的一个案例研究6-day-long太空任务(Benke et al ., 1993 a)。倾向于低估更长(6、8和10 s)。在Semjen et al。(1998)研究与3名宇航员,任务是同步开发一个节拍器,保持节奏节拍器后停了下来。宇航员在太空中保存录制的速度比要求的以及飞行后飞行前相比,而对照组没有观察到这种变化。包括4名宇航员的实验凯利et al。(2005)赚点为每个按键由12个或更多,一个任务需要保持开发速度缓慢。宇航员执行同样的10天中动态以及在地球上。

在只有15-day-long HDBR调查(钱et al ., 2021),参与者必须决定如果刺激的长度接近低(300毫秒)或高(900毫秒)的范围。刺激和情感内容图片(中性、恐惧或厌恶)。结果表明减少in-HDBR post-HDBR时间敏感性(估计的可变性)相对于基线和高估的恐惧刺激HDBR的中间阶段。

注意力和精神运动速度

航天和HDBR-related精神运动的变化速度和注意力,分散注意和注意力都在一些研究调查表3)。关于精神运动速度和关注,以下任务管理的可用空间文学:简单反应时间(RT)的任务,选择/ RT任务复杂,精神运动警觉任务(PVT)和数字符号替换任务(DSST)。简单的RT任务需要一个特定的响应(例如,按钮按下)任何刺激出现(例如,圆形图标)或屏幕上的变化(Benke et al ., 1993 a;1993 b;福勒et al ., 2000;摩尔et al ., 2019)。选择/复杂的RT任务包括各种刺激(例如,各种符号,各种刺激位置)和每种类型的刺激需要不同的反应(Benke et al ., 1993 a;1993 b;一杯啤酒et al ., 2010)。除了两个经典的选择/复杂的RT任务,烈性黑啤酒et al。(2010)变化还包括另外两个任务,一个响应按钮对应一个顺时针旋转90度的刺激,和另一个响应按钮必须按四次在一个预先设定的节奏。PVT也是一个反应时间的任务,受试者被要求尽快按下一个按钮,当一个毫秒计数器出现在屏幕上的盒子和主题后接收反馈关于RT每个响应(狄克et al ., 2001;Garrett-Bakelman et al ., 2019;琼斯等人。,2022年)。大多数空间研究发现完整的性能在短期和长期的太空任务简单的RT,复杂的选择/ RT和PVT任务(Benke et al ., 1993 a;1993 b;狄克et al ., 2001;一杯啤酒et al ., 2010;Garrett-Bakelman et al ., 2019;琼斯等人。,2022年)。与大多数研究相反,福勒et al。(2000)发现增加错误率在简单的RT任务结束的时候2-weeks-long太空任务。尽管另一个短期空间研究报道减少飞行性能(失误)数量的增加在PVT任务(狄克et al ., 2001),他们仅仅获得了一个近乎显著的主效应,没有描述飞行前/飞行/飞行后成对比较。关于飞行/飞行后性能差异,没有性能恶化的迹象被发现后,大多数这些研究返回地球。唯一的例外是研究Garrett-Bakelman et al。(2019),业绩下降在短版的PVT one-year-long使命任务。这个任务也评估了一个大规模的研究涉及24宇航员在6个月长空间站任务(琼斯等人。,2022年)。他们的主要发现是负面的关联性能和睡眠的数量。尽管宇航员在太空中睡眠时间少,而飞行前的水平速度不妥协是在飞行中或飞行后,也许是因为性能是迄今为止最严重的一次发射前一周相比其他会话。测量精神运动速度和关注的另一个任务是DSST,评估在三个太空研究所(凯利et al ., 2005;Garrett-Bakelman et al ., 2019;泰et al ., 2021)。在最常见的版本的任务中,受试者被要求匹配数字和符号根据给定的数字符号键对。另外,在研究凯利et al。(2005),宇航员必须匹配数字和数组黑白盒代替符号。关于spaceflight-related变化,一个短的,两个长的durational空间进行了研究使用DSST (凯利et al ., 2005;Garrett-Bakelman et al ., 2019;泰et al ., 2021)。没有发现恶化期间或之后10-days-long太空任务(凯利et al ., 2005回国后),或者从half-year-long太空任务(泰et al ., 2021)。只有Garrett-Bakelman et al。(2019)发现性能下降one-year-long飞行后的案例研究。

HDBR研究显示类似的模式,性能是影响HDBR曝光和没有HDBR / post-HDBR差异以简单的RT任务(DeRoshia另一则,1993;李普尼基et al ., 2009 a),选择/复杂RT任务(马哈德文et al ., 2021),或者简短的版本的PVT (Basner et al ., 2021),即使李普尼基et al。(2009)报道慢RTs随着自身内在变异性下降,他们解释为执行功能的改善。类似于空间的结果,也没有显著的性能降低HDBR期间或之后的研究评估DSST (DeRoshia,另一则。,1993年;Koppelmans et al ., 2015;李et al ., 2019;Basner et al ., 2021;跨国Le-Traon et al ., 1994;泰et al ., 2022)。此外,更高的精神运动速度被报道在HDBR (DeRoshia另一则,1993),或者几天后HDBR增加了更大的运动型组比运动组(Koppelmans et al ., 2015;李et al ., 2019)。除了上面描述的任务管理空间和HDBR研究,以下任务只有在HDBR评估:广场任务(跨国Le-Traon et al ., 1994),计算古怪的任务(马哈德文et al ., 2021),3-stimulus古怪的任务(布劳恩et al ., 2021 a),开发任务(DeRoshia另一则,1993任务()和模式比较DeRoshia另一则,1993;跨国Le-Traon et al ., 1994)。在广场的任务中,受试者必须匹配显示方块组预定义的广场。在计数古怪的任务中,受试者必须计算当一个颜色变化的刺激盒子变成蓝色。3-stimulus古怪的任务包括三种类型的刺激(频繁的标准,罕见的无关紧要,和罕见的目标),应该只按一个按钮的罕见的目标刺激。在开发任务中,受试者必须尽快开发1)两个手指,2)使用他们喜欢的手,或3)使用非首选的手。在模式比较任务中,受试者被要求决定是否两种模式是相同的。虽然HDBR对性能没有负面影响在广场的任务,古怪的计算任务,开发任务,和模式比较任务,布劳恩et al。(2021)业绩受损的行为随着振幅的降低两晚事件相关电位(ERP)组件(P3a和P3b)在最后阶段和后60天HDBR暴露在3-stimulus古怪的任务。

分散注意在航天和HDBR测量了双重任务,受试者同时执行两个任务。对于任务的选择可用的研究显示差异很大。双重任务的大多数研究使用跟踪任务,这要么是结合Sternberg任务(Manzey et al ., 1995;艾迪et al ., 1998;Manzey et al ., 1998;Shehab et al ., 1998RT任务(),福勒et al ., 2000;一杯啤酒et al ., 2001;一杯啤酒et al ., 2010),或输入一个四位数字代码(摩尔et al ., 2019)。其余的研究评估特定RT任务计数古怪的任务(元et al ., 2016;李et al ., 2019;马哈德文et al ., 2021;泰et al ., 2021;泰et al ., 2022)。作为一个双重任务绩效指数,大多数研究测量双任务成本或将单个任务的性能与双重任务的性能(Manzey et al ., 1995;Manzey et al ., 1998;福勒et al ., 2000;一杯啤酒et al ., 2001;一杯啤酒et al ., 2010;元et al ., 2016;李et al ., 2019;马哈德文et al ., 2021;泰et al ., 2021;泰et al ., 2022)。相反,其他人只测量了双任务绩效,不做任何比较单一的任务性能(艾迪et al ., 1998;Shehab et al ., 1998;摩尔et al ., 2019)。

双重任务绩效的宇航员在七个研究(调查Manzey et al . 1995;1998年;艾迪et al ., 1998;福勒et al ., 2000;一杯啤酒et al ., 2001;一杯啤酒et al . 2010;泰et al ., 2021;摩尔et al ., 2019)。对于短期的太空飞行中,只有的案例研究Manzey et al。(1995)发现受损的动态性能在整个8天的飞行,而其他人没有报告任何性能恶化(艾迪et al ., 1998;福勒et al ., 2000;一杯啤酒et al ., 2001)。对于长时间的太空飞行,一个案例研究Manzey et al。(1998)发现受损的双重任务性能是有限的前2周动态性能完好无损时后飞行训练。与3名宇航员half-year-long研究中,烈性黑啤酒et al。(2010)结合跟踪任务有四个不同的RT任务双重任务,发现缺陷是局限于跟踪task-rhythmic利用RT任务双重任务组合需要复杂的电机编程(任务进一步描述在选择和复杂的RT)。相反,与15名宇航员(一项研究泰et al ., 2021)没有发现与双重任务绩效的变化。然而,对于缺乏明确的性能恶化,重要的是要注意,第一个飞行测量点显示对象之间的差异烈性黑啤酒et al。(2010)(飞行一天24一个宇航员,两名宇航员飞行106天),第一个飞行3周后的测量是研究(30天的飞行泰et al ., 2021)。关于readaptation,摩尔et al。(2019)业绩恶化相比只有当天的着陆飞行前的值,而没有发现进一步的迹象飞行后性能下降的研究(Manzey et al。(1995);Manzey et al。(1998);摩尔et al ., 2019;泰et al ., 2021;Manzey et al。(1995);Manzey et al。(1998)福勒et al ., 2000;一杯啤酒et al ., 2001)。双重任务下的性能HDBR测量了长1短(16天)和2(60 - 70天长)的研究。2长之一HDBR调查测量行为和功能磁共振成像参数在18个受试者和报告他们的发现3相关文章的不同方面(元et al ., 2016;李et al ., 2019;马哈德文et al ., 2021)。关于行为的结果,无论是短(Shehab et al ., 1998),也没有长HDBR研究发现受损性能HDBR暴露期间或之后(元et al ., 2016;李et al ., 2019;马哈德文et al ., 2021;泰et al ., 2022)。尽管行为数据显示没有损伤,功能磁共振成像结果显示增加HDBR-related大脑活动双作者解释为需要增加神经认知控制在HDBR相比,预处理和post-HDBR (元et al ., 2016)。重要的是要注意,研究表明受损分散注意跟踪任务作为双重任务,而研究结合RT任务与计数任务没有发现受损的表现。这可能源于不同的任务复杂性和认知负荷差异应用的双重任务。

与注意力的变化只是调查了16天时间研究(艾迪et al ., 1998)。他们测量2任务之间切换时间(数学任务和侏儒的任务)。飞行,飞行后开关时间比预期基于学习曲线的2 4名宇航员在数学任务之前(当侏儒)。相反,只有使用类似的范式HDBR研究发现没有改变注意力HDBR期间或之后16天(Shehab et al ., 1998)。

内存

最常用的范式研究短期和工作记忆在空间和HDBR Sternberg任务(见表4)。在这个任务中,参与者必须决定是否在屏幕上显示的项目是一个内存集的一部分。在空间方面,大多数的研究使用分裂到8 - 16个天这个任务是基于长short-durational太空任务(Manzey et al ., 1993;Manzey et al ., 1995;艾迪et al ., 1998;纽曼和出生,1999年;凯利et al ., 2005),只有一个案例研究是long-durational (Manzey et al ., 1998)。清晰的动态性能衰减才发现的凯利et al。(2005)修改Sternberg任务,但与其他可用空间的研究中,他们分析了是的,没有单独试验。是的,他们发现RT差异没有显著增加试验的函数的数字在动态内存集。此外,long-durational案例研究Manzey et al。(1998)也业绩恶化在小内存集版本的斯特恩伯格任务在某些测量点立即在发射前,在飞行期间的开始。然而,性能推出后立刻开始改善,甚至超过基线水平在稍后飞行训练。至于起飞和飞行后比较,这half-year-long案例研究是唯一一个发现更糟糕的性能几天后返回,这是仍在随访观察测量(168天之后返回)。

在3可用30天长HDBR研究中,受试者没有执行糟糕的Sternberg任务期间或之后HDBR接触(DeRoshia另一则,1993;跨国Le-Traon et al ., 1994;Shehab et al ., 1998)。DeRoshia和格林利(1993)也调查了影响运动的任务和业绩更好锻炼HDBR组相比,非运动性HDBR组。关于预处理与post-HDBR性能,再一次没有性能恶化的报道在上面的描述研究,尽管post-HDBR数据都是不支持的统计分析或没有明确报道。

除了Sternberg任务,两个额外的任务是调查管理空间和HDBR相关短期和工作记忆的变化:连续识别记忆任务和运行内存连续性能的任务。在前者,刺激了一个序列(例如,数字:艾迪et al ., 1998;Shehab et al ., 1998;图片:Friedl-Werner et al ., 2020),主题必须与上一个比较实际的刺激。艾迪et al。(1998)报道没有动态性能恶化在连续识别记忆任务期间16-days-long太空任务。类似于空间的结果,行为表现没有in-HDBR和这个任务在16-days-long post-HDBR恶化(Shehab et al ., 1998)和一个60-days-long HDBR研究(Friedl-Werner et al ., 2020)。尽管Friedl-Werner et al。(2020)发现更好的性能在58天的60天HDBR,他们也报告了更加大胆的信号在海马结构(左海马、海马旁回)在非运动性HDBR组相比HDBR锻炼组,表明神经效率更高,因此在HDBR调节训练的效果。运行内存连续性能任务仅仅是评估在一个HDBR研究(Seaton et al ., 2009)。在这个任务中,受试者被要求决定是否一个数字在屏幕上显示前一个立即是一样的。完整的性能报告期间和之后HDBR 60 - 90天。

结果提出了以下三个额外的记忆任务。探索回忆记忆、视觉对象学习任务,和代码内存延迟任务有些不同于先前提出的短期记忆任务,随着召回时间大大延长这些任务(或不详细正确)。探索回忆记忆只是在short-durational空间管理研究(狄克et al ., 2001),而没有HDBR研究是可用的。这个任务包括六个词的表示对,一个词在每10分钟,(探测召回紧随其后。狄克et al。(2001)发现了拒绝飞行的性能在这个任务在10到16天漫长五宇航员的太空任务。视觉对象的学习任务是用于long-durational空间研究(Garrett-Bakelman et al ., 2019)和HDBR研究(Basner et al ., 2021)。在这个任务中,受试者被要求记住10顺序提出了三维欧几里得的形状。之后,他们必须决定是否按顺序对象在屏幕上呈现的一部分记忆对象。虽然没有飞行恶化被发现在这个任务中,Garrett-Bakelman et al。(2019)做报告one-year-long太空任务后飞行后性能下降。至于HDBR,Basner et al。(2021)发现完整in-HDBR性能和没有前置post-HDBR差异60-days-long HDBR曝光。类似的结果Basner et al。(2021),没有in-HDBR或post-HDBR行为性能衰减检测代码中的内存延迟任务(Seaton et al ., 2009)。在这个任务中,受试者必须首先记住代号,然后决定是否对一双代号显示在屏幕上是正确的。

太空飞行的影响和HDBR空间工作记忆测试有以下任务:取向记忆任务,数组匹配样本和网格匹配任务,空间位置的任务。关于空间,表现取向记忆任务在一个案例研究,调查6-day-long太空任务(Benke et al ., 1993 a;Benke et al ., 1993 b)和2 half-year-long太空任务(麦金太尔et al ., 2001;塔卡克斯et al ., 2021)。在这个任务中,受试者被要求比较或实际的方向对齐线(s)早些时候提出。塔卡克斯et al。(2021)发现显著性能降低5宇航员在早期(∼1.5周)和后期(1.5∼2个月)half-year-long飞行阶段,甚至2 - 8天之后回来。ERP指标显示变化类似于行为数据(减少P3a和P3b振幅)的区别,虽然行为措施并返回着陆飞行前的水平2 - 3周后,ERP振幅没有。相比之下,没有报道期间或之后性能衰减6-days-long太空任务对一个主题(Benke et al ., 1993 a;Benke et al ., 1993 b)或5受试者参与half-year-long太空任务(麦金太尔et al ., 2001)。还没有HDBR研究评估取向记忆任务。数组中的匹配样本任务,参与者必须决定这两个4×4数组的红色和蓝色方块匹配之前显示模式。数组匹配样本的任务只是由研究摩尔et al。(2019),没有发现预处理half-year-long任务后立即飞行后性能差异。虽然这任务尚未评估HDBR下,类似的空间工作记忆任务中,网格匹配示例所使用的任务是一个HDBR研究(Seaton et al ., 2009),受试者必须决定的两个网格与前一个相同。没有HDBR相关性能的变化中发现这一任务。另一个空间工作记忆任务是空间位置的任务,受试者必须找到字母的位置在一个网格随后提出基于之前提出内存集。表现在这个任务只有调查期间6-days-long太空任务的案例研究Benke et al . (1993,1993 b)太空飞行期间及之后,报告没有变化。

空间工作记忆涉及心理旋转以下任务,探讨了在太空任务和HDBR。在侏儒的任务,参与者提出了用简笔画不同的取向。这个数字是站在一个盒子里包含一个矩形或圆形符号和各种符号在两人的手中。手的任务是显示匹配的符号。表现在这个任务是测量一个16-days-long空间研究(艾迪et al ., 1998),并在3 HDBR研究(DeRoshia另一则,1993;跨国Le-Traon et al ., 1994;Shehab et al ., 1998)。虽然16-days-long空间和HDBR研究发现完整的性能(艾迪et al ., 1998;Shehab et al ., 1998),两个长HDBR研究业绩改善in-HDBR(28 - 30天DeRoshia另一则,1993;跨国Le-Traon et al ., 1994)。唯一2研究分析预处理post-HDBR差异发现不变的性能(DeRoshia另一则,1993;Shehab et al ., 1998)。空间旋转矩阵的任务是用于16-days-long空间研究(艾迪et al ., 1998),在一个同样长HDBR研究(Shehab et al ., 1998)。给出的任务是决定是否每个模式(照亮细胞5×5矩阵)要么是相同或完全不同于前一个。基于学习曲线,艾迪et al。(1998)比预期的业绩差期间和之后的16-day-long航天1/4的科目。然而,没有提供关于飞行后的数据的描述3其他科目。Shehab et al。(1998)获得HDBR期间或之后没有显著的变化。心理旋转任务只是调查两个太空研究所(Matsakis et al ., 1993;里昂et al ., 1995)。在这个任务中,受试者必须决定是否两个3 d图形显示在屏幕上旋转,但相同,或者镜像。两项研究显示高个体变异性有关太空任务的持续时间(14 - 199天里昂et al ., 1995;1 - 6个月Matsakis et al ., 1993),发现改进的动态和飞行后的性能。不幸的是,有关HDBR研究尚未公布。

涉及心理旋转的三个额外的任务都在同一个管理三个研究:half-year-long空间研究(泰et al ., 2021),一个60-days-long HDBR研究(泰et al ., 2022)和70 -天-长HDBR研究报告部分三篇论文(Koppelmans et al ., 2015;卡萨迪et al ., 2016;李et al ., 2019)。在空间工作记忆任务中,受试者首先要求从三个点形成一个三角形显示在屏幕上(探针刺激),然后决定是否随后三个点形成一个三角形旋转版本的调查。参与者也要求执行控制任务与三分开始出现在屏幕上,然后他们必须决定是否一个随后出现点是三个最初显示的一部分。泰et al。(2021)只提供前与飞行后比较后,报道没有恶化half-year-long任务在这个任务中。至于两个可用HDBR研究,没有HDBR相关性能变化是获得7天后(李et al ., 2019)、30天或60 - 70天HDBR (李et al ., 2019;泰et al ., 2022),支持spaceflight-related结果泰et al。(2021)。赛斯通的2 d卡旋转任务,受试者第一次看到一个卡片,一个2 d绘图的抽象形状然后提供新的图纸。他们必须决定是否新图纸旋转或镜像版本的第一个画,或完全不同。喜欢在空间工作记忆任务中,不变的性能在这个任务后half-year-long太空任务(泰et al ., 2021)和HDBR暴露在60天内(泰et al ., 2022)。70 -天-长HDBR研究甚至发现改进的性能期间和之后HDBR (Koppelmans et al ., 2015;卡萨迪et al ., 2016;李et al ., 2019)。此外,当HDBR和对照组之间的性能比较,卡萨迪et al。(2016)甚至找到了一个更大的in-HDBR改善HDBR组。在三维立方体旋转任务中,受试者被要求决定哪些2立方组件在屏幕上的立方体的旋转版本大会之前见过的。这是唯一的任务泰et al。(2021)还包括动态测量的点,但是,没有见过期间或之后改变half-year-long任务(泰et al ., 2021)或在60-days-long HDBR接触(泰et al ., 2022),而改善in-HDBR和post-HDBR性能被发现在一个长70 -天HDBR研究(Koppelmans et al ., 2015;卡萨迪et al ., 2016;李et al ., 2019)。

人脸识别只是调查的长期记忆de Schonen et al。(1998)在太空中。他们的研究结果表明,在6个月长(15天)飞行中,宇航员的性能对学习和识别的面孔learned-on-flight learned-on-ground面孔相比显著降低。凯利et al。(2005)调查期间学习新序列10-days-long太空任务响应序列的重复采集任务,宇航员不得不学习10-response序列和应用四个响应钥匙给一个适当的答复。他们学习新序列没有任何明显的恶化,而且他们发现略有改善的一个性能指标在空中飞行后相比,飞行前可归因于学习效果。据我们所知,没有类似的研究已经在HDBR条件下进行的。

执行功能

航天和HDBR对执行功能的影响评估Stroop范式,后任务,抽象匹配任务,气球模拟风险任务(BART),侧抑制任务,和爱荷华赌博任务(见表5)。研究讨论了使用回1任务下的内存区。版本2短期空间使用的Stroop范式是研究。在这个任务中,受试者必须做出决定基于刺激属性可以一致或不一致(箭头的位置和方向的研究Benke et al ., 1993 b;印刷的颜色单词和这个词的意思的研究Pattyn et al ., 2009),然后他们必须按相应的键。没有研究报道性能下降飞行或回到地球后,也没有HDBR研究使用斯特鲁普范式还可用。

抽象匹配任务,后任务和巴特任务都在空间和HDBR管理。抽象的匹配任务,两对对象在屏幕左下角和右下角的不同感知维度上(例如,颜色和形状)。目标对象是在屏幕的顶部中心,和主题必须决定是否目标更属于左边或者右边底部对,基于一组隐含的、抽象的规则。后的任务,参与者提出了一系列刺激一个接一个(例如,分形、数字),他们必须决定是否当前的刺激是一样的一个提出了两个试验。至于巴特,受试者挣积分的每个按钮按下虚拟膨胀的气球,但是每个泵操作会增加气球爆炸的风险和失败的点获得审判。所有三个任务都在one-year-long太空任务管理(Garrett-Bakelman et al ., 2019)和一个60-days-long HDBR接触(Basner et al ., 2021)。公布完整的飞行或in-HDBR性能,但是Garrett-Bakelman et al。(2019)发现飞行后性能下降,而Basner et al。(2021)没有显示出post-HDBR恶化。除了Basner et al。(2021)另一个60-days-long HDBR研究调查了与后执行功能任务(李普尼基et al ., 2009)和一个45-days-long HDBR研究使用巴特(Rao et al ., 2014)。虽然改进的性能被发现HDBR组期间和之后60天HDBR暴露后的研究李普尼基et al。(2009)作者还报道,减少实践效果与对照组相比。然而,两组截然不同的样本大小、年龄和性别分布。Rao et al。(2014)发现不变冒险行为期间和之后的45天在巴特HDBR与基线相比,尽管pre - post-HDBR比较功能磁共振成像测量显示减少差异化的前额叶皮层的胜利和失败。然而,应该注意减少敏感性可能是习惯的结果后8会话执行相同的任务。

侧卫任务和爱荷华赌博任务只有管理60-days-long HDBR研究李普尼基et al . (2009;2009 b)。在侧卫任务5箭头出现在屏幕上。中间一个是指向相同或相反的方向的人。受试者必须按下一个按钮根据中间箭头的方向。在爱荷华赌博任务中,参与者必须选择一张牌的四个虚拟扑克牌。他们要么赢得或失去比赛钱每张卡片的选择,然而,奖励与惩罚卡余额为每个扑克牌是不同的。参与者被告知有糟糕的甲板应该避免赢得尽可能多的钱。在这个冗长乏味的实验过程中,李普尼基et al。(2009)发现类似的结果后的任务,而改进的性能被发现HDBR组期间和之后的60天HDBR曝光,减少实践效果与对照组相比也存在。至于爱荷华赌博任务,作者使用另一种方法:受试者完成了一半的任务在一个pre-HDRB in-HDBR会话,而另一半完成in-HDBR和post-HDBR会话。结果表明预处理和in-HDBR会话之间没有性能的变化,但改进的性能,与文章HDBR会话。两组之间的差异进一步分析李普尼基et al。(2009 b)相比,他们的第一个点测量两组相同。作者报道等于两组的性能,但未能开发一个自适应策略in-HDBR组随着任务的进行。

推理和数学处理

相对较少的研究调查推理和数学处理空间和HDBR(见表6)。两个推理任务管理在这个领域。在语法的推理任务中,句子描述符号的顺序/字母一起提出了一套特定的符号/信件。受试者必须评估是否提出了符号/字母的句子是正确的。在短(语法推理任务的性能研究Manzey et al ., 1993和长时间的太空飞行Manzey et al ., 1998)。不显示动态恶化(Manzey et al ., 1993;Manzey et al ., 1998)。此外,Manzey et al。(1993)观察8-days-long太空飞行后改进的性能。而Manzey et al。(1998)没有发现变化比较起飞和飞行后的性能,他们报告性能改进在以后的随访评估(飞行后的第168天)438 -天长途飞行。在矩阵推理任务中,受试者显示一系列的模式显示在一个网格。网格是失踪的一个元素,主题必须决定哪些模式提出适合失踪的网格的一部分。语法类似于空间结果推理任务,Garrett-Bakelman et al。(2019)报告完整的动态矩阵推理性能one-year-long任务期间,然而拒绝性能是描述后的飞行。推理任务也被评估在HDBR (DeRoshia另一则,1993;跨国Le-Traon et al ., 1994;Basner et al ., 2021)。发现没有明显恶化的HDBR研究。关于语法的推理,HDBR期间受试者表现出改善的行为(DeRoshia另一则,1993;跨国Le-Traon et al ., 1994),但是没有pre-HDBR post-HDBR差异。而DeRoshia和格林利(1993)报道也明显更大的改善的运动型HDBR组相比HDBR组定期锻炼作为对策。此外,Basner et al。(2021)HDBR期间及之后发现了完整的性能矩阵推理任务。

数学处理由一个16-days-long空间调查研究(艾迪et al ., 1998),2 HDBR研究(Shehab et al ., 1998;Seaton et al ., 2009)。在数学处理任务中,受试者必须添加或减去3位数的数字和显示结果是否大于或小于5。艾迪et al。(1998)发现飞行,飞行后性能下降的2 4名宇航员在数学处理任务中,指示逊于预期的性能基于学习曲线。但是,没有描述提供了关于飞行后数据2主题没有改变。HDBR研究报告性能不变期间和之后16-days-long (Shehab et al ., 1998)或长HDBR曝光(60 - 90天Seaton et al ., 2009)。

情绪刺激的认知加工

在本节中,我们只讨论结果与情绪刺激的认知加工(见有关表7),而自我报告问卷调查反映出情绪状态超出了本文的范围。只有两个研究目标情绪处理在航天:一个评估情绪Stroop任务(Pattyn et al ., 2005;Pattyn et al ., 2009),另一个使用面部情绪识别任务(Garrett-Bakelman et al ., 2019)。情绪Stroop任务是测量之前、期间和之后11-days-long short-durational太空任务。这个任务是一个版本的经典颜色词特鲁包括通用和任务特定的单词。结果显示更高的错误率在空中,但不返回地球后(Pattyn et al ., 2005;Pattyn et al ., 2009)。面部表情识别的情感识别的任务是评估认知测试电池(Basner et al ., 2015)在一个双one-year-long太空任务的研究(Garrett-Bakelman et al ., 2019)。在这个任务中,主体提供不同类型和强度的情绪面部表情的照片,他们必须选择一种情感标签正确描述情感表达(快乐、悲伤、愤怒、恐惧或情绪)。而结果显示完整的动态情感识别,他们抱怨说,飞行后减少了性能。

至于HDBR,四个研究都有这个问题,Basner et al。(2021)一个情绪处理的任务也是管理用于空间。这60-days-long HDBR研究还使用情感识别任务和业绩下降HDBR增加时间,更糟的是post-HDBR性能相对于基线(Basner et al ., 2021)。其他三个HDBR研究调查情绪刺激的认知加工任务,没有空间研究中使用。布劳恩et al。(2019)评估了情感的照片评价任务以及伴随的脑电图记录后30-days-long HDBR暴露与对照组比较数据。在这个任务中,不愉快,愉快的和中性的照片是在一个随机的顺序,受试者被要求率唤起和情绪知觉的价在每一个试验。两组之间没有差异,行为的结果。关于ERP,而中性图片引起类似ERP反应两组(P300和垂直距离),情绪刺激诱发更小的ERP组件HDBR组与对照组相比。

关注情感面临被两个HDBR调查研究到目前为止。使用情感侧卫任务(刘et al ., 2012)在45-days-long HDBR曝光,而另一个使用期间不能任务15-days-long HDBR接触(江et al ., 2022)。提出了情感的冗长乏味的实验过程中,实验对象有三个图片包括快乐,中性,可怕的面孔在每个试验和指示注意中心的目标无论另外两个图片和照片按给定的按钮根据情感价(快乐、中性或消极的)目标图片尽快。刘et al。(2012)在这个任务中获得了贫穷的性能在45天HDBR但没有发现明显的pre - post-HDBR差异。江泽民et al。(2022)调查了15天的HDBR注意力偏见的影响与不能威胁刺激的任务。测试的注意分配与这个任务,情绪刺激对象提出了一对图片显示愤怒和中性面孔出现屏幕的左侧或右侧,后跟一个三角形出现屏幕的两侧。受试者被要求按下一个按钮只有在三角形朝(刺激)和媒体没有按钮时面临向下(勿动蛋白刺激)。结果表明,pre-HDBR相比,反应速度明显慢威胁刺激比中性刺激中间HDBR HDBR(8天),比中性刺激的床靠背HDBR(8天),这是建议,以反映注意力避免威胁的刺激。然而,没有差别pre-HDBR之间的反应时间和任何其他测量分HDBR期间或之后。

讨论

综上所述,空间和HDBR研究的结果远非确凿的修订七认知范畴。没有明确的性能障碍被报道在太空任务和HDBR接触的多数研究。关于感觉运动技能是相互矛盾的结果。需要感觉运动技能的下降表现在任务(任务)跟踪任务,指出手臂运动的空间。减少感觉运动速度在运动实践任务只有HDBR中发现,而唯一的空间研究显示完整的性能。虽然飞行前和动态比较尚未追究手灵巧度和精细运动控制,可用的研究一直业绩下降飞行后早期飞行后测量。需要更多的调查来找出是否用双手的协调由太空任务挑战,尽管HDBR研究没有发现性能衰减。关于时间的估计,只有三分之一的空间研究发现显著变化,在与的结果只能HDBR调查。大多数行为结果显示完整的性能在简单的任务目标精神运动速度和注意力在短期和长时间的太空飞行。与性能恶化了在随机切换任务中,某些情况下的双重任务,在一个案例中简单的RT任务。 Astronauts’ performance showed no pre- to post-flight changes, except for a case study, which found post-flight impairment in the PVT and in the DSST. As for HDBR studies, in-HDBR and post-HDBR performance decrement was observed in the 3-stimulus oddball task, and post-HDBR decrement was found in Simple RT task by one study. Concerning memory, the majority of studies show no impairments, except for few tasks in-flight (Spatial matrix rotation, Probed recall memory, the Sternberg in one study, the Recognition of new faces, and the Line orientation memory) and post-flight (the Visual object learning, the Spatial matrix rotation, the Sternberg in one study, and the Line orientation memory). In addition, no memory task showed performance deterioration during or after HDBR. Regarding executive functions, studies found no performance change in space and only one case study found post-flight impairment in three memory tasks. Similarly, most research did not report worse executive performance during or after HDBR, but diminished practice effect was detected in some executive function tasks and altered decision making was found in the Iowa Gambling task, and in the BART. Likewise, no clear space- or HDBR-related performance decrement was found regarding reasoning and mathematical processing. As for cognitive processing of emotional stimuli, although both space and HDBR results show worse performance in this category, space research is too scarce to draw a clear conclusion.

本文是针对解决问题对航天HDBR研究是否足够的类似物诱导认知变化,在下面,我们将讨论因素结果的多样性和具有挑战性的研究之间的可比性。

空间和时间头倾斜床支架的研究

认知能力在太空任务已经研究了几十年。最古老的研究综述近30年的历史。虽然大多数的研究都是基于短期任务,越来越多的长期太空研究所近年来已经出版。最短的飞行包括综述只有6天(Benke et al ., 1993 a;1993 b)和最长的长(438天Manzey et al ., 1998)。分裂到8 - 16个天航班之间的典型长度短时间研究(例如,艾迪et al ., 1998)和长时间半年任务(例如,泰et al ., 2021)。关于HDBR,最短HDBR暴露包括综述长15天(例如,江et al ., 2022),而最长的HDBR敞口是90天(Seaton et al ., 2009)。回顾了HDBR研究通常是28 - 70天(例如,泰et al ., 2022)。之间的显著差异在时间空间和HDBR研究限制了这些条件之间的兼容性。同样重要的是,要提到的确切时间空间任务的宇航员和数据采集的时间可以显示一个伟大的变化在某些空间的研究(例如,一杯啤酒et al ., 2010),而HDBR研究时间表是固定在每个研究对象。

基线测量

本文中描述的研究使用不同的基线测量分包括高可变性在发射前关于时间表。飞行前的测量计划至少1.5在发射前2个月在一些研究(例如,摩尔et al ., 2019),其他添加了一个基线测量接近飞行,甚至飞行前1 - 2周的时间(例如,Benke et al ., 1993 a),然而,很少有研究与基线测量飞行前一周内(例如,Manzey et al ., 1993)。测量时间的飞行前的点(s)似乎至关重要的一些研究发现早期和晚期飞行前的测量之间的性能差异(Manzey et al ., 1998;Pattyn et al ., 2009)。相比之下,一个案例研究Manzey et al。(2000)没有发现跟踪任务之间的差异在发射前2个月在发射前1 - 3周。这些结果强调的时机和频率的重要性在太空飞行前的性能数据采集在解释。

在HDBR研究中,基线测量显示更少的时间变异性和空间研究相比,作为基线测量一般是前1 - 2周内安排HDBR尽管使用单一的(例如,元et al ., 2016)或多个测量点(例如,Basner et al ., 2021)。同样值得注意的是,一些研究包括飞行前的练习(s)(例如,泰et al ., 2021),pre-HDBR练习(s)(例如,元et al ., 2016)。将练习飞行前的时机和频率和pre-HDBR测量(s)对于给定的任务可能会影响学习的效果也可能影响结果。

飞行和in-HDBR测量

还有一个宽变化动态和in-HDBR测量,也可以挑战的解释成果。1或2周久航天飞机,第一个飞行测量往往只有几小时后起飞执行(例如,一杯啤酒et al ., 2001)。在长时间的太空任务,最早的动态测量的时间点之间不同的4 - 12天(例如,塔卡克斯et al ., 2021)甚至1个月或超出起飞后(例如,泰et al ., 2021),而一些研究没有飞行测量(例如,摩尔et al ., 2019)。关于HDBR,第一个in-HDBR测量要么被安排在第一个1 - 2天(例如,Basner et al ., 2021),第一周后(例如,元et al ., 2016一个月后),或很少甚至in-HDBR (泰et al ., 2022)。

腾空和post-HDBR测量

腾空和post-HDBR测量也显示高可变性包括时间和频率。在大多数空间研究,所有飞行后测量后1 - 3周内(如返回地球。摩尔et al ., 2019);虽然一些研究包括飞行后测量甚至2个月后(例如,泰et al ., 2021)。关于第一次飞行后测量的时间,这是预定在几小时内(例如,摩尔et al ., 2019)或几天后返回(例如,塔卡克斯et al ., 2021)。在绝大多数HDBR研究,所有post-HDBR测量两周内发生,除了研究李普尼基et al。(2009)。关于HDBR,一些研究计划最早的帖子测量分早在第一天(例如,DeRoshia另一则,1993),而其他的研究最早测量直到星期1 post-HDBR(例如,元et al ., 2016),甚至一个月post-HDBR (李普尼基et al ., 2009 a)。

关于选择和解释的第一次飞行,飞行后测量,值得注意的是,许多宇航员——尤其是新手——受到短信4天在任务和一定程度上的回报(喀纳斯& Manzey, 2008)。短信是与严重的不适,影响认知实验的结果。因此,合并这些早期测量后的数据点可能导致广义赤字的假象。

方法论的差异

除了上面描述的变化对于数据采集的时间和频率,其他方法之间的差异的研究可能会进一步阻碍固体的解释结果。这样的研究之间的差异可能源于以下因素:1)基于任务的差异,2)计算性能指标之间的差异,3)应用统计方法的差异。

1。研究还表明一个伟大的变化在任务选择,这使得结果不具有可比性。即使在罕见的情况下,相同的任务是用来衡量一个特定的函数,有显著的差异。这个问题的一个很好的例子是众多版本的设置的研究使用Sternberg任务评估的可用空间和HDBR研究。虽然这些研究只管理一个更大的(效率)内存集(艾迪et al ., 1998;Shehab et al ., 1998),其他研究用于较小的(分别由两个字母组成的长),较大的内存集(效率)作为一个单独的任务(Manzey et al ., 1993;1995年;1998年),在一些研究中,内存集的长度变化1 - 6 (凯利et al ., 2005),或1 - 7 (纽曼和出生,1999年)。在跨国Le-Traon et al。(1994),内存集的大小是不清楚的。

2。上的巨大变化任务的选择,有各种性能指标用于研究,即使使用相同或相似的任务。例如,尽管相对较大的研究管理跟踪任务,他们也显示高变异性有关选择性能指标(例如,艾迪et al ., 1998;Manzey et al ., 1998;福勒et al ., 2000)。双重任务的研究也是如此,这可能大大复杂化的解释结果。一些研究计算一个特定的值之间的差异双和单一的任务(例如,泰et al ., 2021;2022年),一些人看着两个任务之间的差异(例如,Manzey et al ., 1995;1998年)在一个分析,而有些人只分析了双重任务的性能(例如,摩尔et al ., 2019)。

3所示。回顾了研究的统计方法也不同。的一些调查,主要是短期太空飞行的案例研究,包括大量的计量点的连续数据点显示不同的性能结果,这使得解释困难。例如,尽管Manzey et al。(2000)报道更多跟踪错误3-weeks-long飞行期间,只有一个显著不同的基线测量的一半。某些论文报告性能变化不指定测量点是不同的(例如,狄克et al ., 2001),而双胞胎的研究Garrett-Bakelman et al。(2019)不报告之间的差异和飞行中的每个任务和比较一个宇航员的表现他的孪生兄弟,这使得结果更少的比较与其他long-durational空间研究。除了统计分析这一事实可能会有所不同从纸到纸,阿尔法修正多重比较的存在或缺乏也会影响结果的解释。例如,尽管Koppelmans et al。(2015),卡萨迪et al。(2016),李et al。(2019),马哈德文et al。(2021),元et al。(2016)描述相同研究的不同方面,行为数据只有纠正多个比较其中的一些文章。

最近的一份报告NASA-ESA专家组(赛德勒et al ., 2022)建议标准化管理的核心测量空间和空间模拟研究,以获得更多的了解太空飞行对人类大脑的影响,眼睛,和行为。因此,他们建议包括同一组眼测量,最新的核磁共振成像协议、认知和操作性能测量,随着感觉运动措施在未来的研究。对于标准认知测试,赛德勒et al . (2022)建议NASA认知测试电池(Basner et al ., 2015;摩尔et al ., 2017),ROBoT-r任务(Ivkovic et al ., 2019),连同flight-certified空间认知测试电池评估”至少两次飞行前,一旦早期飞行,一旦中飞行,一旦飞行,飞行后,两次。预处理和通性能分析应该执行当天,或者附近的核磁共振扫描,以支持功能和结构成像数据的解释。”

控制变量

在认知测试中的表现是高度依赖于一个人的生理和心理状态,如压力、精神疲劳和困倦。因此,这些因素的影响应该被认为是控制变量在评估认知能力。这是特别重要的在太空飞行条件下当任务相关的需求转变,到达的货物,和舱外活动严重干扰正在进行生命科学实验。这些影响可以统计控制或者至少讨论,提供了控制变量反映这些条件测量和提供给研究人员。琼斯et al。(2022)使用视觉模拟量表评分来评估睡眠质量,工作量,压力,精神疲劳,身体的疲劳,疲劳,嗜睡和公开的任务时间表来评估睡眠变化。他们找到了一个统计上显著的睡眠时间和精神运动速度之间的关系。工作负载和疲劳性能的影响被研究在本文中描述的其他研究。的结果Manzey et al。(1998);Manzey et al。(2000),艾迪et al。(1998)所有显示更高的主观工作负载和/或疲劳与性能衰减。

个体差异也应该占了,尤其是在空间与少量的研究主题。最重要的是,相当大的个体差异对溯源流体转变似乎存在。在HDBR的一项研究中,李et al。(2019)分别分析了5人发展无(基于视神经盘水肿的程度)和六个科目没有SANS,发现增加依赖视觉线索在无主题。作者引用自己的数据显示,只有约1/3的宇航员早些时候表现无(李et al ., 2016)。这些观察可以解释零结果在某些HDBR和空间实验。

有助于客观地评估睡眠脑电图数据,这可能是一个重要的解释因素。不幸的是,现有的数据没有提供一个一致的图片。布劳恩et al。(2021 b)发现HDBR减少在所有频段,比较符合Cebolla et al。(2016)降低α乐队获得在空间实验。这是相反的结果在algeron et al。(2006)在太空中,在那里他们报告增加α。小et al。(2019)还发现空间的增加,但是他们分析了θ特别是乐队,这可能是嗜睡的一项指标。

生理、心理和态势航天和头倾斜床靠背之间的差异

HDBR是一个适当的地面模型模拟失重的生理症状,包括心血管变化(跨国Le-Traon et al ., 2007;Barbic et al ., 2019),头流体转移(Hargens维科,2016;Koppelmans et al ., 2017),灰质体积变化(Koppelmans et al ., 2017)。总值超出了相似之处,比如限制流动性和隐私,单调性,完全控制几乎所有的生命机能的组织作为一个总机构,等等,有一些生理,心理和态势航天和HDBR之间的差异。

关于生理差异,改变重力条件导致不同的躯体感觉输入,这是一个重要的区别实际和模拟太空任务主要的空间定位。另一方面,它还改变了大脑的几何和CSF搬迁,从而影响脑电图研究的结果(例如,布劳恩et al ., 2021 a)。此外,太空任务和HDBR可能影响前庭系统不同。尽管微重力诱导结构和功能变化在前庭的多个阶段处理(Carriot et al ., 2021),对前庭过程是如何影响HDBR在正常重力条件。然而,在HDBR,改变体位可能间接影响前庭处理由于感官变化产生的轴向身体卸货(元et al ., 2018)。同样值得注意的是,一些生理压力HDBR空间环境是不存在的。高水平的环境噪音,例如,似乎是一个不可避免的压力在太空中,由于需要增加对电子元件冷却的需求。噪音水平升高可导致性欲升高,疲劳,注意力下降。改变与昼夜节律和顺向睡眠障碍也可能出现在HDBR研究变量范围,因此睡眠监测作为标准控制测量空间和模拟研究将有助于比较和解释结果。

关于心理类比HDBR航天,第一个评论是涉及整个人,而不仅仅是他们的认知或其他功能。HDBR是多种形式的地面模拟空间环境和情况:它是一个人造的极端和不寻常的环境(Suedfeld 2012,Suedfeld 2018)。HDBR的心理与感官剥夺,隔离,和监禁,也适用于航天(例如,Suedfeld et al ., 1964;Suedfeld 1975)。然而,主题选择太空任务之间存在重大分歧和HDBR实验,也可以导致动机的差异背景所选的科目。宇航员都是训练有素的主题进行极具竞争性选拔阶段之前得到的机会加入太空船员实际的太空任务。而HDBR对象通常也选择基于详细的医疗和心理筛查之前接触周HDBR为研究目的,他们的动机可能不同于背景空间船员。同时建议训练有素和动机的宇航员可以弥补spaceflight-induced赤字在认知能力(Basner et al ., 2015可用),没有研究探讨这些条件对动机的作用差异的认知能力。

情境差异的两个条件也应该被考虑。与HDBR人员不同的是,前几周和几个月的任务可以为宇航员是非常忙,计划每一分钟去旅行从一个空间到另一个中心,经常与时差,同时利用基线测量实验。这是证明了琼斯et al。(2022)报告睡眠不佳、高感知的工作量和压力水平在飞行前,这可能是一个原因空间研究发现恶化空中飞行前相比。HDBR相比,更高层次的工作负载和物理激活也出现在太空任务。而宇航员生活活跃强制性的日常锻炼,HDBR志愿者仅限于床上用最小的运动,除非要求的对策。关于认知能力提出了评论,大多数HDBR研究比较认知能力在一群运动对策HDBR没锻炼HDBR组未报告组差异(Koppelmans et al ., 2015;Mulavara et al ., 2018)。然而,工作负载的差异、活动、睡眠和压力水平之间实际航天和HDBR条件之间的比较结果时应该考虑这些情况。

结论

卓越的样本大小的变化、方法和统计分析限制了空间的解释和可比性和HDBR研究。关于七个认知分类综述了在这项研究中,大多数研究没有发现明确的性能障碍期间和之后的太空任务或HDBR曝光,和结果的空间和HDBR研究甚至显示结果在某些情况下平行。结果显示的优势没有恶化,甚至改善解释可能是,事实上,宇航员的工作负载,压力和睡眠时间在飞行前的参考时间可能是没有比,在航天(琼斯等人。,2022年)。实践效果也可以掩盖性能下降相对于基线和甚至可能表现为改善恢复期。此外,药物也可能影响认知能力。当宇航员在任务可以吃药,个人医疗信息往往是由于道德原因不能用于研究目的,因此,无法控制了。

对于这个问题,是否HDBR研究捕获航天诱导认知变化的本质,上面详细的方法论的问题仍然需要得到解决。标准化的研究协议和标准化的核心测量适用于真实和模拟太空飞行条件仍需要发达国家和标准化的统计方法应该用于允许对比研究。在此之前,这个问题仍然是开放的。

未来可能的方向增加空间之间的兼容性和HDBR研究包括备份宇航员或宇航员候选人HDBR对照组和镜像数据采集的时间的宇航员在太空组尽可能。最后,它包括一个也是明智的锻炼与宇航员的HDBR研究专注于运动本身以外的对策。

作者的贡献

IB负责的概念或设计工作,IB, AA, BT, EB,磅,都参与数据收集,和解释,本文起草。本文的AA提供了重要的修正。所有作者的文章和批准提交的版本。

资金

这项工作是由欧洲太空总署的PRODEX项目(4000135126毫升)。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

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