航天失重条件下，人体神经系统的变化主要表现在感觉神经系统、运动神经系统及中枢神经系统。失重条件下的航天员在轨眼内压升高20%～25%，出现颅内压升高引发的视觉损伤，颜色感知降低25%，主要是紫色、浅蓝及绿色，对比度敏感性降低最多40%。听功能音源定向在失重下没有改变，短期飞行中听力发生潜在短暂阈值偏移，出现很小但有统计学差异的包含语言频率的永久性阈值偏移。味觉识别、味觉阈值及嗅觉在空间飞行中的变化还未有定论。本体觉位置感知能力降低，质量、触觉敏感度变化，自主肢体运动时较难接近目标。太空飞行中因前庭系统传入冲动的降低，航天员易发生头晕、恶心、呕吐等类似地面运动病的症状，称为空间运动病。由于视觉、前庭觉、本体觉的变化导致失重条件下航天员出现空间定向障碍。长期飞行引起航天员大脑前额区灰质体积有所减小，枕叶和感觉运动皮层的脑电α节律的事件相关去同步功率增加。

虽然对失重状态下神经系统的各种功能和结构变化及机制还不清楚，但普遍认为神经系统的各种改变是机体对失重等航天飞行影响因素的适应过程及结果，也是神经系统可塑性的一种表现。

地面受重力影响尚无较好模拟失重状态的神经系统模型，因此后续相关研究以天地基联合实验为主要研究方法。随着航天飞行动物实验舱的研制，以及人体航天医学实验平台的建立，对失重神经系统效应的各层次研究将越来越深入。