空气中浓度不断增加的二氧化碳,会让我们变笨吗?_神经现实_知道日报_百度知道

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科罗那多大学的海洋科学教授克里斯·科纳斯克司(Kris Karnauskas)开始带着一台口袋大小的二氧化碳探测器在校园里走动。他这么做不是为了测量大气中的碳污染含量——他对房间里的二氧化碳含量更感兴趣。

他告诉我:“我在家也这样做,只是觉得有趣,一整夜过后,二氧化碳浓度会马上超过百万分之一千。”他补充说道,甚至在这里——他指向莫斯康会展中心(The Moscone Convention Center)的地下室,那儿相当于一个街区大小,里面挤满了上千名来参加大型周年科学会议的地球科学家——那里的二氧化碳浓度可能会超出百万分之五百。

他关注室内的二氧化碳浓度——但理由并不寻常。科纳斯克司担心室内的二氧化碳水平变得太高了,以至于它们开始影响人类的认知。换句话说:二氧化碳,这一同样造成地球变暖的无色无味气体,可能会让我们变笨。

澳大利亚大火的烟灰使悉尼窒息。这场大火在今年释放了大约1.95亿吨二氧化碳,相当于半个国家正常的二氧化碳排放量。

-路透社-

他说,“这是气候变化的一种隐形效应……可能真的会影响我们去解决问题本身的能力。”

他近期在美国国家地理秋季会议(地球与空间科学家最大的年度会议)上提出了这个想法。他同样在一篇和科罗那多大学的机械工程系教授雪莉·米勒(Shelly Miller),以及宾夕法尼亚大学的神经科学教授安娜·斯科皮洛(Anna Schapiro)*合作的在线论文中预先提到了它[1]。这篇还未经过同行评议的论文,被上传到一个可供讨论处于早期或引人思考的论文网站上。

*注:https://psychology.sas.upenn.edu/people/anna-schapiro室内二氧化碳损伤大脑?

乍看之下,科学是出乎意料地决定性的。研究者们长期以来相信极高浓度的二氧化碳有损大脑。任何看过电影《阿波罗13号》(Apollo 13)(或知道其背后的真实生活故事)可能会想起这么一个片段:三名执行任务的宇航员观察到船舱的一个检测设备开始报告一种气体达到了危险水平,那个仪器测量的正是二氧化碳。该电影的NASA工程师之一评论道[2],如果二氧化碳水平升得太高,“你的判断力会受损、眩晕,开始出现脑缺氧。”

“他们知道,如果检测器的数值变得很高,那他们会变傻,甚至连2+2等于几都不会算。”科纳斯克司说。他提出,类似的普遍法则不久将会影响地球上的人们。两个世纪以来,化石燃料的泛滥使用已经让大空气中二氧化碳含量从工业革命前的百万分之二百八十飙升至今天的百万分之四百一十。从整体来看,地球上的污染物锁住了大气中的热量,造成了气候变化。但从局部来看,它也设定了室内二氧化碳水平的基准值。你不可能将室内二氧化碳水平降得比全球基准值还低。

实际上,由于通风系统不能完美地运作,很多室内空间的二氧化碳水平比大气中的二氧化碳水平要高很多。另外,一些室内空间,例如办公室、医院和学校,挤满了很多呼吸着的人们,他们自身也排放出二氧化碳。科纳斯克司说:“我们自己每个人都是小小的二氧化碳制造机。”

他说,“设想一个坐满了20个正在呼吸的中年人的会议室。那里的二氧化碳浓度很轻易就能超出百万分之一千。”

这引出了他和他的同事们所讨论的最后部分:大气中的二氧化碳浓度持续上升的同时,室内的二氧化碳浓度也一样会升高。他们预测,以最坏的情况估计,在拥挤的房间内,二氧化碳浓度不可能通过通风降低到百万分之一千三百以下。这可能诱发一些真正的认知能力损伤。2016年,哈佛和雪城大学的研究人员发现,室内二氧化碳浓度达到百万分之九百四十五时,人类的认知功能将下降15%[3];而当室内二氧化碳浓度达到百万分之一千四百,人类的认知功能将被摧毁到只剩下原来的50%。

如果碳排放量非常高,“我们的复杂决策功能可能会在世纪末前差不多下降到一半。”科纳斯克司说。

他和他的同事承认说这只是粗略估算的结果。“还有很多工作要做,”他告诉我。我不由得想到:“这是真的吗?为什么我之前从来没听过?二氧化碳污染不止导致全球变暖,还真的让我们变笨?”

“我会说,它可能,但并不必然导致这一结果。”艾略特·高尔(Elliott Gall)*告诉我。他是波兰大学的工程系教授,研究室内空气质量。2015年,一些关于二氧化碳与认知的早期研究出来之后,他写了一篇论文,推测道,如果公司在办公室的探测系统中安装二氧化碳过滤器,他们的工作效率将会得到提高[4]。

*注:https://www.pdx.edu/mme/elliott-gall

降低的是哪种认知能力

“自从那以后,我们学到了更多,但我们知道的仍很少,”他说,过去几年里有一系列的相关研究。但他们所发现的结果是不一致的。

比如说,在一项2016年的研究中,丹麦的科学家让室内二氧化碳水平达到了百万分之三千[5]——这超出如今的室外浓度的七倍——发现他们的25位受试者并没有出现认知损害或健康问题。只有在科学家往同样的空气中注入其它人体释放的、微量的有机化合物时,受试者才会开始感到难受,报告说:“头痛、疲惫、嗜睡,以及思维模糊。”受试者也花了更长的时间来解决数学问题。这同一实验室在他们的另一项研究中发现,当室内的纯二氧化碳浓度上升至每百万5000份时[6],至少在大学生身上,仍只是造成了很小的不适。

但其它研究就没有这么乐观了。NASA约翰逊空间中心(NASA’s Johnson Space Center)的科学家测试了大约24名“类宇航员”人士。他们发现,受试者的高级决策能力在百万分之一千二百的二氧化碳浓度情况下下降了;但认知能力似乎并没有降低多少,同一种二氧化碳浓度对不同人的作用程度也不一样。

2019年9月,一些发起这一议题的科学家——包括上文提及的那些丹麦实验室的人员——回顾了自从2012年以来的所有这一话题的10项研究。在中等的认知测试上,他们发现证据模棱两可:有时,更高浓度的二氧化碳似乎降低了能力,有时它又不造成影响。但更令人担忧的是,他们注意到“可靠的,但仍不一致的证据”。在中等浓度的情况下,人类的表现会在特殊的有挑战性的问题上有所下降。例如,二氧化碳浓度为百万分之一千二百时,飞行器上飞行员的表现开始下降。“表现降低背后的机制仍是未知的”,他们补充道。

换句话说,证据显示室内的二氧化碳水平可能阻碍的,只是最复杂的和最具挑战性的人类认知任务。当前我们仍不知道为什么会如此。

在他们的九月回顾中,作者强调说问题的很多方面仍有待探索。例如,二氧化碳真的比其他污染物更能损害大脑吗?这仍不清楚。没有人关注过室内二氧化碳对孩子、老人或有健康问题的人们的影响。同时,目前的研究只是将人们暴露在极高的二氧化碳水平下不过几个小时,而长期的暴露将会带来什么仍待探索。

研究带来的忧虑

基于此,获得关于人类认知的核心问题是一项真正的挑战,波兰的教授高尔说。一种统一的、可靠的、跨文化的、广泛应用的人类认知标准并不确切地存在。这也是为什么一些研究要使用“决策管理模拟工具”(strategic management simulation)[7]——一种通常应用于商业和医学院的方法;研究类似飞行员的专业人士则会使用更具体的工具,例如飞行模拟器。另外,要完全控制所有对思考有影响的因素几乎不可能,比如某人前一晚睡眠的质量。大多数研究目前的规模很小,至多只测试30人。他说,“在数百或数千人的规模上来操作会更好。”

对于人类认知的影响,“不幸的是,我认为目前科学仍未搞清楚二氧化碳的直接作用,”高尔说道,“除非我们能证明二氧化碳自身是一个造成性的动因,大气环境还能通过很多方式影响室内的空气质量。”


研究中最令人深省的漏洞也是最令人堪忧的。作为一个种族,现代人类已经有30万年的历史,在我们生命演化的大多数时间中,我们接触到的外界二氧化碳——从婴儿的第一口呼吸到垂死老人的最后一口气——比如今外界的二氧化碳要少得多。我向高尔提问说:“是否有人研究过,如果在一个更低的二氧化碳水平下,人类认知能力会提高?如果你在一个只有百万分之二百五十浓度的二氧化碳浓度的房间中测试某人,这个水平比三个世纪或三个千年期以前的地球大气的二氧化碳浓度要低,那么他们在测试中的表现会提高吗?”换言之,人类认知能力是否可能已经退化了?高尔说他并不知道这样的实验。

不过当然,更大规模的实验正在进行中,只不过它不是在临床条件下发生。你和我就是它的受试者,室内二氧化碳浓度每一年都在升高[8]。现在就记录下你认知能力的基线:在下一个二十年,你可能怀念现在这些头脑清醒的时刻

参考文献

[1] https://eartharxiv.org/b8umq

[2]http://www.youtube.com/watch?v=FgJU6Vz1XOs

[3] https://dash.harvard.edu/bitstream/handle/1/27662232/4892924.pdf?sequence=1

[4]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1352231015000060?via%3Dihub

[5]https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/ina.12284

[6]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360132316300580

[7]https://www.upstate.edu/psych/research/sms.php

[8] https://www.theatlantic.com/science/archive/2019/12/carbon-emissions-hit-new-high-2019-here-are-5-takeaways/602950/

作者:Robinson Meyer|封面:Nino Bosikashvili

译者:兵书|审校:王波小|排版:小葵花

原文:https://www.theatlantic.com/science/archive/2019/12/carbon-dioxide-pollution-making-people-dumber-heres-what-we-know/603826/?utm_source=digg


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