NASA已經承諾到2030年將人類送到火星。
這是一個雄心勃勃的目標，當你認為一個典型的往返行程將在三到六個月之間完成時，在行星隊列條件允許飛船進行返程之前，船員將需要留在紅色星球上最多兩年。
這意味著，太空人們必須生活在微重力下大約三年——遠遠超出了俄羅斯太空人瓦萊裡·波利亞科夫目前保持的438天連續生活在太空的記錄。
在太空旅行的早期，科學家們努力研究如何克服重力，使火箭可以不受地球引力的彈射，以便將人類送上月球。
今天，重力仍然是科學議程的首要議題，但這次我們更感興趣的是重力減少如何影響太空人的健康——尤其是他們的大腦。畢竟，我們已經進化成在地球的重力（1g）內生存，而不是在失重的空間（0g）或火星的微重力（0.3g）內生存。
那麼人類大腦是如何應付微重力的呢？
研究結果令人驚訝，因為我們熟悉太空人的臉在失重期間變得紅腫——一種被親切地稱為「查理·布朗效應」的現象，或「浮頭鳥腿症候群」。
這是由於主要由血液（細胞和血漿）和腦脊液組成的液體向頭部移動，導致他們行程圓的、腫脹的臉和較薄的腿。
這些液體變化還與空間運動病、頭痛和噁心有關。
由於血液流動增加，大腦在顱骨內向上漂浮，導致視力模糊，這種情況稱為視力損害和顱內壓綜合症。
儘管美國國家航空航天局認為這種綜合症是任何登陸火星任務的首要健康風險，但是弄清楚是什麼原因導致的以及如何預防仍然是個謎。
那麼我的研究在哪展開適合呢？
嗯，我認為大腦的某些部分最終會因為一氧化氮的存在接受過多的血液——一種通常漂浮在血液中的無形分子——在血液中積累。
這使得給大腦供血的動脈放鬆，從而張開太多。由於這種無情的血流激增，血腦屏障——大腦的「減震器」——可能變得不知所措。
這允許水慢慢積聚（一種稱為水腫的狀況），引起腦腫脹和壓力增加，由於排水能力的限制，壓力也會慢慢損傷大腦。
把它想像成一條河漫過河岸。最終的結果是沒有足夠的氧氣能夠足夠快地到達大腦的一部分。
這是一個大問題，可以解釋為什麼會出現模糊的視覺，以及對其他技能的影響，包括太空人的認知敏捷性（他們如何思考、集中精力、推理和運動）。
為了弄清楚我的想法是否正確，我們需要測試一下。但是，我們並沒有要求美國宇航局去月球旅行，而是在一架暱稱「嘔吐彗星」的特殊飛機上模擬失重，從而擺脫了地球引力的束縛。
通過在空氣中爬升，然後降落，這架飛機在一次飛行中執行多達30個「拋物線」來模擬失重的感覺。
他們只持續了30秒，我必須承認，這是非常上癮，你真的有一個腫脹的臉！
由於所有的設備都安全地固定下來，我們對8名志願者進行了測量，他們連續四天每天進行一次飛行。
我們使用可攜式都卜勒超聲測量了供應大腦的不同動脈的血流量，這種超聲通過將循環中的紅細胞中的高頻聲波反射出來而起作用。
我們還測量了取自前臂靜脈的血樣以及其他無形分子中的一氧化氮水平，這些無形分子包括自由基和腦特異性蛋白（反映大腦的結構損傷），它們可以告訴我們血腦屏障是否已經被迫打開。
我們的初步發現證實了我們的預期。一氧化氮水平隨著失重的反覆發作而升高，這與增加的血流量相一致，特別是供應大腦後部的動脈血液。
這迫使血-腦屏障打開，儘管沒有證據表明結構性腦損傷。
我們現在正計劃對這些研究進行跟蹤，並利用磁共振等成像技術對大腦中的血液和流體移動進行更詳細的評估，以確認我們的發現。
我們還將探討一些對策，如橡膠抽吸褲——這種褲子在身體下半部產生負壓，因為它們可以幫助太空人的大腦「吸」血——以及用來抵消一氧化氮增加的藥物——的效果。
但是這些發現不僅僅會改善太空旅行——它們還可以提供有價值的信息，說明為什麼運動的「重力」對大腦有好處，以及運動如何預防老年痴呆和中風。