戦闘機パイロットの生理学を研究することは宇宙飛行士の脳を理解するのに役立つかもしれない

宇宙への打ち上げは、脳と体の他の部分に多大な負担をかけます。宇宙飛行士は、打ち上げ中に発生する巨大な重力加速度（G）に耐え、しばしば相反する感覚刺激と視覚刺激を素早く解釈し、同時に非常に複雑な乗り物を極限の速度で操縦しなければなりません。

全体的に、宇宙飛行には多くのマルチタスクが必要であり、非常に負担が大きい。これまでの研究では、宇宙飛行と宇宙飛行士の訓練後に脳の構造と機能が変化する可能性があることが示唆されており、これは神経可塑性としても知られている。

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宇宙旅行のストレスが身体に及ぼす影響をより深く理解するため、科学者たちは戦闘機パイロットを研究している。なぜなら、パイロットも飛行中に同様の生理的ストレスに直面する可能性があるからだ。ジェット機が加速したり急旋回したりすると、戦闘機パイロットはG力を感じる（1Gは地球上で座っているときに感じる重力と同じで、パイロットは飛行中に最大9Gを経験する）。こうした操縦中、脳から血液が流出する可能性がある。こうした瞬間に対処するため、戦闘機パイロットは抗G運動を行い、脚に血液がたまるのを防ぐ特殊な圧縮スーツを着用する。Gを適切に管理しないと、気絶して墜落する恐れがある。

2月15日にFrontiers in Physiology誌に発表された研究で、ベルギーのアントワープ大学の研究者らは、宇宙飛行士に何が起きているのかを詳しく知るために、ベルギー空軍のF16戦闘機パイロット10人の脳を調べた。

「戦闘機パイロットは、重力加速度の変化にさらされることや、視覚情報や頭の動きや加速度から得られる情報（前庭情報）を解釈する必要があることなど、宇宙飛行士と興味深い類似点がある」と、研究の共著者でアントワープ大学平衡研究・航空宇宙研究所（LEIA）所長のフロリス・ウイツ氏は声明で述べた。「戦闘機パイロットの特定の脳接続特性を明らかにすることで、宇宙飛行後の宇宙飛行士の状態についてより深い洞察を得ることができる」

研究チームは、戦闘機パイロット10人と対照群の非パイロット10人の脳のMRI検査を実施し、戦闘機パイロットの機能的脳接続性を初めて調べた。

スキャンの結果、飛行経験が長いパイロットは、感覚運動情報の処理に関連する領域で特定の脳の連結パターンを示し、感覚運動情報を処理する脳の特定の領域で連結性が低下していることが明らかになった。研究チームによると、これは飛行中に経験する極限状況に対処するために脳が適応していること、そして飛行時間が長くなると脳に変化が生じることを示している可能性があるという。

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経験豊富なパイロットは、飛行経験のないパイロットに比べて、前庭情報や視覚情報を処理する脳の前頭葉の連結性がより複雑だった。これらの領域は、複雑なジェット機を操縦する際に、複数の、時には矛盾する刺激を同時に処理したり、コックピット計器の読み取りなど、最も重要な刺激を優先したりするなど、膨大な認知能力を必要とする場面に関与している可能性が高い。

「パイロットと非パイロットでは前庭情報と視覚情報の処理方法が異なっていることを実証することで、宇宙飛行中のような異常な重力環境に対する脳の適応についてより深い洞察を得るには、パイロットが適切な研究対象であると推奨できる」と、研究の共著者でLEIAの研究員ウィルヘルミナ・ラドステイク氏は声明で述べた。

この研究の発見は、宇宙飛行が脳に与える影響を研究者がより深く理解するのに役立つだろう。研究チームは、この発見を利用して戦闘機パイロットや宇宙飛行士のためのより優れた飛行前訓練プログラムを作成したいと考えている。