魏坤琳课题组合作研究揭示压力因素影响航天员的动作控制

　　

中国载人航天发展迅速，但是空间飞行环境对航天员认知的挑战尚有诸多未知，特别是航天员在太空中的感知和动作控制能力的变化规律尚不明确。

北京大学心理与认知科学学院魏坤琳教授课题组与中国航天员科研训练中心团队合作在Nature出版的期刊npj Microgravity上发表题为 Stressors affect human motor timing during spaceflight（https://www.nature.com/articles/s41526-024-00439-8）的论文，提出空间飞行环境下的非特异性压力因素影响了航天员的感知动作控制能力。

长期以来，航天界认为在轨工作环境中的非特异性压力因素（包括隔离密闭环境、高工作负荷、睡眠干扰等因素）影响了航天员的感知与动作控制。但是，在轨的微重力也可以直接影响人类的感知和动作控制，因此非特异性压力因素能否通过影响认知系统造成动作控制特征的改变还存在争议。本研究采用了极简的手指按键任务（图1A），最小化了微重力对动作控制的直接影响，并通过在中国空间站任务中开展的行为学实验，量化研究了航天员在飞行前、飞行中、飞行后的动作时间控制特征。结果发现，在轨飞行期间航天员的动作时间控制的变异性增加，且这种增加具有在轨特异性：航天员飞行前与飞行后无变化，同时地面控制组的多次测量也没有变化。

通过对动作时间的认知建模（图1B），该研究进一步发现，动作时间控制变异性增加并没有伴随动作执行能力的下降，而是伴随着神经中枢的动作计划的变异性上升（图1C）。因此，该结果提示在轨的非特异性的压力因素造成了认知改变，进而造成了动作控制的改变。

图1.同步+延续的节奏性按键任务。A)：任务示意图。被试按键以同步于节律声音刺激，声音结束后，延续其按键节奏直至试次结束。B）将按键的时间节律分离成中枢噪音和外周动作噪音的数学模型示意图。C）航天员在飞行前、中、后的动作同步的噪音变化情况。动作噪音没有变化，而中枢噪音显著增加。

空间飞行环境为研究人类认知提供了独特的平台，同时对航天员认知的研究也为载人航天任务的安全高效实施带来了启示。感知动作能力是影响航天员在轨工作绩效的基础能力，对其规律的掌握将有助于航天员未来的长时间空间驻留，对航天人因设计和人员训练也有一定的指导意义。

北京大学心理与认知科学学院魏坤琳教授和中国航天员科研训练中心人因工程全国重点实验室王春慧研究员为本文共同通讯作者，魏坤琳课题组已毕业博士生、中国航天员科研训练中心副研究员田雨和魏坤琳课题组博士后张昭然为论文的共同第一作者。该研究得到了载人航天工程航天医学实验领域项目、科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目和国家自然科学基金项目等多个基金的资助。

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2024-11-21