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最新研究:零重力下宇航员大脑液体会“重新分布”

2020-10-20 来源:cnBeta.com  浏览:    关键词:

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。

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。

在导师弗洛里斯·伍特斯的帮助下,尤灵斯开始对太空飞行对人类大脑的影响产生兴趣,伍特斯有研究大脑前庭神经系统的丰富经验,前庭系统是内耳中负责平衡和空间定位的一组感觉器官。

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。

2009年,伍特斯写了一份提案,对俄罗斯航天局11名宇航员进行核磁共振扫描,用于研究大脑神经可塑性,也就是大脑适应新环境的能力。这项工作从2013年开始,尤灵斯于2016年加入该研究团队,2017年,他们对宇航员进行观察分析,此时他们已掌握充足数据进行统计分析。

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。

尤灵斯指出,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。

他在接受记者采访时说:“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。

尤灵斯称,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。

据悉,尤灵斯的研究项目获得欧洲航天局的资助,与俄罗斯科学院生物医学研究所保持合作关系。

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