最新發現:長時間太空飛行會影響腦容量

2020-12-03 鈦媒體APP

文丨學術頭條

早在 2016 年，美國研究人員就發現，長期的太空飛行會損害太空人的視力，而原因可能與腦脊髓液變化有關。

美國邁阿密大學諾姆·阿爾珀林教授等人也曾於 2016 年 11 月 28 日的《北美放射學會》年會上報告說，過去十多年中，近三分之二在國際空間站長期駐站的太空人出現視力障礙顱內壓症候群。經檢查發現，這些視力有問題的太空人眼球後部變平，視神經出現炎症，此外一些太空人返回地球後，存在無法完全恢復的嚴重結構性變化。而這一現象產生的原因至今依舊是眾說紛紜，尚未定論。

現在，一項發表在《放射學》雜誌上的新研究表明，長時間太空旅行的影響不僅僅是視力受損這麼簡單，嚴重地甚至可能會導致腦容量改變和腦下垂體變形。據報導，國際空間站(ISS)上超過一半的太空人在長期暴露於太空的微重力環境後，在評估中會表現出視神經腫脹、視網膜出血等眼部結構改變。

前國際空間站指令長克裡斯·哈德菲爾德，在空間站視頻中他看起來頭部腫脹，臉色發紅

對此，科學家們猜測，在太空飛行期間，飛行員長期處於過高的顱內壓下，是導致這些損傷的因素之一。太空的失重環境與地球的生活環境大不相同，在地球上，重力場會使我們體內的液體形成靜力學的壓力梯度，事實上，當我們站立或坐下時，我們體內的流體的壓力會從頭到腳逐漸增加。而在太空的失重環境中，這種壓力梯度在太空中是不存在的。

該研究的主要負責人、休斯頓德克薩斯大學健康科學中心的醫學博士拉裡·克雷默(Larry A. Kramer)表示：「在（太空的）微重力環境下，像靜脈血這樣的液體不再（因重力）向下肢匯集，而是緩慢流向頭部」， 他還進一步解釋說:「液體向頭部的轉移可能是我們引起飛行員眼睛和顱內腔室中的變化的機制之一。」

為了更深入的了解，克雷默博士和同事們在 11 名太空人（其中包括 10 名男性和 1 名女性）前往國際空間站之前，對他們進行了腦部核磁共振成像檢查。在太空人從國際空間站返回後，研究人員又進行了核磁共振成像的跟蹤研究，並且在接下來的一年中每隔幾天檢查一次。

國際空間站

實驗結果顯示，長時間微重力暴露導致太空人的腦脊液(CSF)體積擴張（腦脊液是流入大腦和脊髓空洞及周圍的液體。即使在飛行返回一年後，飛行員腦脊液的總量仍然保持上升的狀態，這也就意味著，太空飛行對於飛行員腦脊液總量的改變是永久的。

克萊默博士補充道:「我們發現，飛行前到飛行後，大腦白質的體積顯著增加，這是以前沒有發現的。事實上，白質的擴張是飛行後大腦和腦脊液總量增加的主要原因。」

核磁共振成像的結果還顯示了飛行員的腦下垂體也發生了相應的變化。腦下垂體是位於頭骨底部的一個豌豆大小的結構，因為它控制著身體中許多其他腺體的功能，因而通常被稱為「主腺體」。而大多數太空人都有腦垂體變形的現象，這也是證明飛行員在太空飛行中顱內壓升高的證據之一。

3 名太空人在航天飛行前和航天飛行後腦垂體畸形的檢驗案例（取返回後第 1 天的結果作為對照）。

(a)飛行前正常垂體穹隆(黑色箭頭)，垂體柄直(白色箭頭)。本例航天員在航天飛行後腦垂體或葉柄的形態結構無變化(腦垂體畸形評分為 0 分)，顯示腦垂體前葉(a 中的 a 表示)和腦垂體後葉(p 表示)。

(b)航天飛行前腦下垂體穹丘正常向上凸。航天飛行後腦下垂體穹丘變平(腦下垂體畸形評分為 1 分)。注意緊靠腦下垂體穹丘上方的鞍上池內的腦脊液(CSF)。

(c)航天飛行前腦下垂體穹丘輕度凹陷。航天飛行後，腦下垂體穹丘中凹，體積減少，垂體柄輕度彎曲後出現新的後凸(箭頭所示; 航天飛行後蝶竇充血加重。)

(a)同一太空人飛行前基線圖像和(b)飛行後匹配圖像(飛行後第1天)。黑色箭頭顯示側腦室前、中、後上緣向上擴展，並伴有扣帶溝邊緣溝的縮小(白色箭頭)

事實上，改變的不僅僅是腦垂體的形狀。克雷默博士還表示說：「我們發現，太空人在飛行後腦垂體位置的高度下降，並且比飛行前更小。此外，沒有經歷過微重力的太空人中的腦下垂體的穹丘主要是凸出的，但是，飛行後的太空人的腦垂體會出現平坦或凹陷的跡象。當然，這種變形也是由顱內壓升高而導致的。」

研究人員還觀察到，在飛行後，太空人的側腦室(大腦中含有腦脊液的空間)的平均體積會增加。但增加後體積並沒有超出健康成年人的體積範圍。這種變化與那些在研究中模擬微重力條件下頭部輕微向下傾斜，並且在床上休息了很長一段時間的人所發生的變化大體相同。

除此之外，飛行員的腦脊液在腦導水管(連接腦室的狹窄通道)中的流速也增加了。這種現象常常出現在常壓性腦積水的患者身上，而患者的其他病症表現為腦室異常增大，行走困難、小便失禁甚至痴呆。但到目前為止，還沒有太空飛行返回後的太空人出現類似的病症。

同時，研究人員也正在尋找對抗微重力影響的方法。其中，有個方案是利用大型離心機使人以坐姿或俯臥姿勢旋轉來製造人造重力，該方案還在研究中。同時，也有方案提出可利用飛行員下肢的負壓來抵消由於微重力，從而防止靜脈血等液體的回流。

克雷默博士還說，這項研究也可以應用於非太空人。「如果我們能更深入地了解太空人腦室擴大的原因，並制定出相應的解決方法，那麼這些方法可能也會對正常壓力腦積水和其他相關疾病的患者起作用。」

參考資料：https://www.eurekalert.org/emb_releases/2020-04/rson-lsa040720.php

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