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特殊环境人体情绪、认知和睡眠健康植物干预

密闭隔离环境；情绪；认知行为；睡眠质量；矮株可食植物

随着深空探测事业的快速发展，未来人类对太空的探索必将经历无人、有人短暂驻留到中长期有人驻留阶段。而在中长期驻留阶段，生物再生生命保障系统（Bioregenerative life support system, BLSS）将是能够最大限度减少地面补给，且提供较高质量生存保障和健康保障的先进保障系统。植物在BLSS中发挥着生产食物、再生氧气、吸收CO₂和循环净化水的关键生态功能，同时通过其植株园艺特征和相关活动，对人体产生适宜的感官刺激，如视觉、嗅觉、味觉和触觉等，对情绪和认知表现起到正向的干预作用，更可以利用一些药食同源性植物中或其释放的挥发物中的有效成分，对人体的睡眠、免疫功能等起到促进作用。然而，前期针对密闭空间环境中植物对人体情绪、认知和睡眠健康的干预作用而开展的研究还较少，仍无法清晰的解答利用哪些植物能够在密闭环境中高效地调节情绪、认知行为和睡眠，以及为什么植物能够发挥如此显著的调节作用。

北航生物与医学工程学院月宫一号团队，自2004年以来，致力于BLSS关键科学理论和技术研究。2018年5月完成了系统闭合度最高、历时370天的“植物-动物-微生物-人”四生物链环BLSS地基模拟系统实验——“月宫365”实验，系统闭合度达98%以上，系统循环再生了100%的水和空气，原位供给了4人所需100%的植物性食物，将我国BLSS相关理论和技术推至世界顶尖水平。志愿者们密闭隔离期间，其情绪虽在一定范围内波动，但情感状态保持良好。与以往地基长期密闭有人实验对比分析，发现其中作物日常照料活动、植物的视觉景观及高植物纤维饮食可能是其中较大的贡献因素。因此，进一步筛选了具有积极情绪干预潜力的矮株果蔬，建立了利用植物改善身心健康的技术方法。针对典型植物，如草莓和芫荽等，验证了其在密闭环境中调节人体情绪的效用，结果发现草莓植株不仅可以改善人体的情绪，而且对反应力、注意力和工作记忆等认知功能也具有积极的改善作用；芫荽植株在3000 K的光照环境中能显著降低微觉醒指数和提高睡眠效率，其释放的挥发性有机物（VOCs）能够影响脑电生理活动和唾液分泌，改善人体的负性情绪。同时利用绿色植物，开展了密闭狭小空间中绿化剂量/绿化布局优化研究，结果发现不同类型的蔬菜墙具有不同的生理和心理影响效应；低绿化剂量的蔬菜墙可能不足以引起显著的心理反应，而当绿化剂量过高时，生理放松效果亦会减弱；蔬菜墙的情绪调节效果亦与绿化布局有关，在中等绿化剂量下，半壁面的调节效果优于全壁面；负性情绪倾向于随着蔬菜墙数量的增加而减少。为特殊环境中人体身心安康的植物生态调节提供了理论和技术支撑。