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在长时间的太空飞行中,宇航员的脑容量发生变化,脑下垂体发生变形

在长时间的太空飞行中,宇航员的脑容量发生变化,脑下垂体发生变形

长期在太空中会导致宇航员的视力问题,这一点早已为人所知。现在一项发表在《放射学》杂志上的新研究表明,长时间的太空旅行的影响更为深远,可能会引起脑容量变化和脑下垂体变形。

据报道,国际空间站(ISS)上超过一半的宇航员在长期暴露于太空的微重力环境后,视力发生了变化。飞行后评估发现视神经肿胀、视网膜出血等眼部结构改变。

科学家们假设,在太空飞行期间,长期暴露在过高的颅内压下是导致这些变化的一个因素。在地球上,重力场产生了一种流体静力学梯度,即当你站立或坐下时,从头部到脚的流体压力逐渐增加。这种压力梯度在太空中是不存在的。

当你处于微重力状态时,你的静脉血等液体不再向你的下肢汇集,而是向头部重新分布。该研究的主要作者、休斯顿德克萨斯大学健康科学中心的医学博士拉里·a·克莱默说。克莱默医生进一步解释说,液体流向头部的运动可能是我们在眼睛和颅内腔室中观察到的引起变化的机制之一。

在长时间的太空飞行中,宇航员的脑容量发生变化,脑下垂体发生变形

为了了解更多,克雷默博士和同事们在11名宇航员前往国际空间站之前,对他们进行了脑部核磁共振成像检查,其中包括10名男性和1名女性。研究人员在宇航员返回后的一天进行了核磁共振成像的跟踪研究,然后在接下来的一年中每隔几天进行一次。

MRI结果显示,长时间微重力暴露导致航天人员的膨胀;合并脑脊液(CSF)体积。脑脊液是流入大脑和脊髓空洞及周围的液体。在飞行一年后,总量仍然保持上升,这意味着永久的改变。

我们发现以前没有人真正发现的是,从飞行前到飞行后,大脑白质的体积显著增加。克莱默博士说。事实上,脑白质的扩张是飞行后脑脊液总量增加最多的原因。

核磁共振成像也显示脑下垂体的改变,脑下垂体是位于颅底的一个豌豆大小的结构,常被称为腺主。因为它控制着身体里许多其他腺体的功能。大多数宇航员都有脑垂体变形的MRI证据,表明在太空飞行中颅内压升高。

我们发现,飞行后的脑垂体高度下降,比飞行前的小。克莱默博士说。此外,在没有预先暴露于微重力的宇航员中,脑下垂体的穹丘主要是凸出的,但在飞行后显示出平坦或凹陷的迹象。这种变形与颅内压升高有关。

研究人员还发现,宇航员在飞行后的平均体积有所增加。侧脑室,大脑中包含脑脊液的空间。然而,总体结果不会被认为超出了健康成年人的范围。这些变化与那些在研究中模拟微重力条件下头部轻微向下倾斜,在床上休息了很长一段时间的人所发生的变化相似。

此外,脑脊液通过脑导水管(连接脑室的狭窄通道)的流速也增加了。类似的现象也出现在常压性脑积水中,即脑室异常增大。这种情况的症状包括行走困难、膀胱控制问题和痴呆。到目前为止,这些症状还没有在宇航员太空旅行后的报告。

研究人员正在研究对抗微重力影响的方法。一个正在考虑的方案是利用大型离心机制造人造重力,使人以坐姿或俯卧姿势旋转。同时也在研究利用下肢的负压来抵消由于微重力而产生的液体位移。

克雷默博士说,这项研究也可以应用于非宇航员。

如果我们能更好地了解宇航员脑室扩大的机制,并制定出相应的对策,那么这些发现也许会对正常压力脑积水及其他相关疾病的患者有所帮助。他说。

参考文献:微重力对颅内的影响:一项前瞻性的纵向MRI研究;Larry A. Kramer, Khader M. Hasan, Michael B. Stenger, Ashot Sargsyan, Steven S. Laurie, Christian Otto, Robert J. Ploutz-Snyder, Karina Marshall-Goebel, Roy F. Riascos和Brandon R. Macias, 2020年4月14日,放射学。

DOI: 10.1148 / radiol.2020191413

“微重力对颅内影响:一项前瞻性的纵向MRI研究。”与Kramer博士合作的有Khader M. Hasan博士,Michael B. Stenger博士,Ashot Sargsyan博士,Steven S. Laurie博士,Christian Otto博士,医学博士,医学硕士。,罗伯特·j·普劳茨·斯奈德,博士,P.Stat。卡丽娜·马歇尔-戈贝尔博士、罗伊·里亚斯科斯博士和布兰登·马西亚斯博士。

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