太空零重力环境下宇航员大脑容积和脑脊液量会增加

太空零重力环境下宇航员大脑容积和脑脊液量会增加

首页休闲益智脑部测试分析更新时间:2024-07-14

顾建文、王涛、史铁钧、李楠、雒伟伟、杨媛、高俊峰、高川、战略支援部队特色医学中心、神经外科、研究部、医学工程科、航天临床医学科、载人航天医疗队

2020年4月15日报道,科学家开展了一项对国际空间站上长期驻留的航天员的大脑工作的研究,结果表明,长时间暴露于微重力会改变大脑的体积,并使垂体变形。研究人员对11名在国际空间站上飞行几个月的航天员进行了跟踪,对航天员在飞行前及飞行后返回地球后的1年期间的大脑状况进行了检测研究。研究发现,航天飞行使航天员的大脑容积和脑脊液量增加了,并且这些变化在他们返回地球一年后仍旧没有消失。主要的改变是大脑的白质以及脑部主要激素中心之一的垂体。研究指出,其中一些变化对航天员而言并不是没有任何危险的。神经系统结构的一些其他变化与脑积水和较高的颅内压导致的后果非常相似。科学家认为,它们与微重力作用下人体体液的重新分布有关。

2020年2月7日,62号太空探险队3名成员:奥列格·斯克里波奇卡、杰西卡·梅尔和安德鲁·摩根,他们身穿带有任务标志的T恤在国际空间站合影。

科学家针对11名抵达国际空间站的宇航员进行深入研究,发现宇航员太空飞行时大脑周围的液体在头骨中重新分布。

该研究是由比利时安特卫普大学平衡研究和航空航天实验室(LEIA)博士生史蒂文·尤灵斯负责的,证实了之前关于微重力对人脑影响的发现。此前尤灵斯参与了两项关于太空飞行对俄罗斯宇航员大脑影响的研究,近期他再次对这一研究主题进行深入探索。

尤灵斯和研究小组研究了11名宇航员在航天飞行前的大脑状况,着陆9天后的大脑状况,以及他们返回地球6-7个月后的大脑状况。他之前参与了宇航员大脑分析工作,使用标准类型的核磁共振成像(MRI)展开分析,目前他在最新研究中使用一种特殊类型的核磁共振扫描,包括一系列的扩散核磁共振成像技术(dMRI)。便于我们深入观察大脑结构,研究航天飞行时大脑发生怎样的变化。

这是比利时安特卫普大学博士生史蒂文__尤灵斯对宇航员大脑结构的分析图。尤灵斯和同事发表研究报告称,他们的最新研究证实了之前关于太空飞行对大脑周围颅脊液分布的影响,大脑下部区域比上部区域被更多的脑脊液包裹着,这可能是航天飞行过程中导致大脑在颅骨内向上移动的一个迹象

人类身体是为了适应地球重力而设计的,身体许多部分已经进化到能对这种向下拉力做出反应,当人类(以及其他哺乳动物)长时间停留在太空轨道时,他们的生物系统就会发生变化,在轨道上的微重力环境会让宇航员产生失重感。

在地球表面,响应重力作用的人体液体和凝胶物质对于我们的身体日常功能非常重要。耳石是大脑前庭系统的一部分,位于内耳深处,帮助大脑接收信息,告诉大脑头部所处的方向。耳石是由叫做耳锥的微小晶体结构组成,它们平置在内耳的凝胶上。

当头部做出倾斜到一侧肩膀的动作时,重力将耳锥晶体牵引至内耳的毛发上,向大脑发送头部已倾斜的信号。但在微重力条件下,没有足够的引力告诉大脑:头部已改变了位置。当宇航员进入太空的前几天,他们会感到迷失方向,长期暴露在微重力下意味着他们返回地球后需要一段时间恢复,才能重新适应地球重力环境。

在太空飞行时宇航员大脑和脊椎周围的液体不像在地球上那样移动。最新研究表明,在国际空间站执行6个月任务的宇航员,经常会感到头部向上移动,而且在微重力状态下,大脑和脊椎周围的液体会重新分布。

脑脊液是环绕大脑和脊髓周围的液体,这些液体具有多种功能,但它在大脑周围也有助于当你撞头时起到缓冲空间的作用,所以人们的大脑组织不会轻易遭受伤害。

除了缓冲大脑碰撞,脑脊液还有助于清除大脑中的“废物”,在这项最新研究中,他们监测了宇航员身体,发现宇航员返回地球后脑脊液会在大脑下半部分聚集,这表明他们在太空中大脑整体向上移动。然而,这仅是一种暂时现象,是可逆的,在后续的监测扫描中,他们发现大脑几乎完全恢复到太空飞行之前的状况。

这项最新研究证实了之前的研究结果,在大脑深处产生脑脊液的开放结构,也就是脑室(ventricles),出现空间扩张。该研究表明,尽管在飞行后检查和7个月的随访检查期间脑室缩小,但宇航员脑室中的脑脊液仍多于进入太空之前。

研究人员指出,脑脊液的正常循环确实存在障碍,而且虽然它似乎对颅骨内压力无影响,但这种对颅脊髓液正常循环的破坏可能是一些宇航员在航天飞行期间和之后会出现视力模糊的原因。

在未来相关研究中使用不同核磁共振技术可以帮助科学家收集更多关于太空中大脑的信息,例如:太空飞行是否会导致大脑出现结构变化。

在太空飞行中,航天员脑含水量增高可能会导致以下生理和病理改变:



  1. 颅内压增高:可能引起头痛、恶心、呕吐等症状。
  2. 神经系统功能障碍:如认知功能下降、记忆力减退、注意力不集中等。
  3. 大脑血液循环改变:影响大脑的供氧和营养供应。
  4. 脑脊液循环异常:可能导致脑积水等问题。
  5. 免疫系统变化:增加感染和炎症的风险。
  6. 神经递质失衡:影响情绪和行为。
  7. 大脑结构改变:可能对大脑的发育和功能产生长期影响。



为了应对这些可能的改变,航天员在太空任务前会接受严格的训练和准备,包括身体和心理方面。在太空飞行期间,也会进行监测和干预,以确保他们的健康和安全。

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