太空“神圣实验室”

数年前，美国当时的总统乔治·布什宣布： 90年代是 “大脑十年” 研究阶段。美国科学界和航空航天局随后制定了 “神经实验室” 太空飞行计划。1998年 “哥伦比亚” 号航天飞机的飞行目的就是执行这项计划。科学家们认为，地球上所有生物体在进化过程中都要受到引力的作用，从卵子受精到发育的全过程，引力都是一种促进因素。但是在空间的失重条件下，诸如遗传物质的变制，细胞分裂之类的基本分子生物过程是否还会产生功能性的神经系统？ 要想确切地弄清上述问题，就必须在太空中进行解剖实验，把有关器官切除拿到地面上作进一步研究。
“哥伦比亚” 号是在1998年4月17日从美国肯尼迪航天中心发射升空的，在太空中逗留两周后，于5月4日返回地面。这次太空飞行任务名为 “神经实验室”，它的引人之处便在于它包含了一系列动物解剖手术。此前，在航天飞机上的解剖手术只进行过一次。
搭乘 “哥伦比亚” 号航天飞机上天的宇航员共7名，有4名是专职的生物或医学专家，它们在航天飞机中要进行26项神经实验，其中11项以宇航员本身为实验对象，另外15项以2000多个动物为研究对象。全部研究项目耗资达9900万美元。
“哥伦比亚” 号此次搭载的小动物包括18只怀孕的田鼠、152只白鼠、135只蜗牛、229条箭鱼、1500只蟋蟀。其中有一串蟋蟀尚处于卵中，96只白鼠则是刚出生不久只有姆指大的幼鼠。
宇航员们在太空实验舱内的 “手术室” 中，将4只白鼠的脑子取出后存放好，在升空前这些白鼠的大脑中已植入了测量体温和心率的传感器。在返回地面后科学家们将用能放大数千倍的电子显微镜对这几只白鼠的脑组织切片进行观察，以弄清在失重后的最初几小时中动物的大脑发生了怎样的变化，是如何使自身适应新环境的。由于太空中没有重力，东西容易飘逸，因此宇航员在给小鼠做手术的时候需要作麻醉。
另外一项研究是将9只有身孕的田鼠放入小箱中，然后逐一取出田鼠腹中的胚胎。科学家们研究在失重状态下大脑是如何发育的。对剩下的怀孕田鼠注射了监测用的化学物质，当飞机返回地面后立即对他们进行解剖。其它动物也将在返回地面后被解剖研究。
“哥伦比亚” 号上的宇航员的人体实验包括睡眠实验。他们睡觉时戴的睡帽和穿的T恤衫与一仪器相连，目的是测试失重状态下睡眠时的脑电波、眼睛活动情况以脸部神经颤动。宇航员还吞下了一种药片大小的传感器，用以记录人体的内部温度。研究人员指出，睡觉在太空中成了一件很艰苦的事情，宇航员每天一般要损失2—3小时的睡眠。这是因为，在太空中宇航员每隔90分钟绕地球一圈，每天会见到16次太阳的升起和下落，这会扰乱人体的生物钟，从而影响睡眠。另外，在没有地球引力的情况下，宇航员有时脑袋会飘离枕头，胳膊也会浮到脸上。不少宇航员为了入睡不得不借助安眠药，而连续的睡眠不足将严重影响宇航员在太空中工作的质量和安全。
宇航员们在 “哥伦比亚” 号上进行的人体实验还包括测试人体协调系统在太空环境下是如何适应的，宇航员将戴上特制的、能够跟踪记录其手部运动的手套。在其它实验中，宇航员将把细如发丝的电极插入自己膝关节后面的神经里，以研究人的神经系统是怎样通过向肌肉发出信号，让血管变宽或变窄，从而达到控制血压的目的； 宇航员们还将坐上一个旋转椅，再用红外线摄像器监测他们在旋转和倾斜状态下眼睛的动作。
美国航空航天局的科学家指出，这些实验的成果将帮助解决空间环境下可能出现的一些健康问题，有助于提高太空飞行的安全性，还有助于解决宇航员回归地面后出现的失眠、血压率紊乱、平衡失调和晕动症等问题。更深远的意义则在于将有助于人类未来在空间的探索、航行和定居。