宇航员脑体积变化和垂体腺体在长空间期间变形

宇航员脑量长空间

使用矢状三维T1重量数据集重建大脑中的矢状5-mm正交中线图像。(a)预检前的基线图像和(b)与同一个宇航员在同一个宇航员中匹配的后映像(后第1天)。黑色箭头显示出侧脑室的前,中间和后缘边缘的向上膨胀,其具有相关的铰接沟(白色箭头)的边缘沟的相关缩小。第三脑室的微妙膨胀(指示为3),其从中线移位丘脑(T),使其不那么可见。中间信号头皮软组织(箭头)的增厚。信贷:北美放射学会

长期以来,很长一段时间已经众所周知,在宇航员造成视力问题。现在在期刊上进行新的研究放射学建议长期空间旅行的影响更广泛,可能导致脑体积变化和垂体腺变形。

国际空间站(ISS)一半以上的工作人员报告说,在长时间暴露在太空微重力下后,他们的视力发生了变化。飞行后评估显示视神经肿胀,视网膜出血和其他眼部结构改变。

科学家假设慢性暴露于肺颅内压力升高,或头部内部的压力,在空间过程中是对这些变化的贡献因素。在地球上,引力场产生静水压梯度,一定的流体压力,逐渐从头部向下增加到脚,同时站立或坐着。空间中不存在这种压力梯度。

“当你处于微重力状态时,诸如静脉血之类的液体不再向下肢聚集,而是向头部重新分布,”来自休斯顿德克萨斯大学健康科学中心的拉里·a·克莱默博士说。Kramer博士进一步解释道:“液体向头部的移动可能是我们在眼睛和颅内腔室观察到的变化的机制之一。”

长空间会影响宇航员脑体积

在空间和太空飞行之后的三个船员中的垂体畸形例子(第1天)。(a)只有A中所示的第一个队伍,之前没有接触过太空飞行。为每个船员显示在垂体茎处的垂体腺体中的重建正交的正交矢状三维T1加权图像。(a)在飞行前,垂体圆顶圆顶(黑色箭头)和直脑垂体(白色箭头)的正常向上凸起。在这个宇航员中,垂直腺体或茎秆的形态结构没有变化(垂体畸形评分,0)。指示前垂体腺体(由A中的A)和后脑后腺(P)表示。(b)在太空飞行前,垂体腺体圆顶的正常向上凸起。太空飞行后,垂体腺圆顶(垂体畸形分数,1)有平坦化。注意脑脊液内的脑脊液(CSF)立即在垂体腺体的圆顶上方。(c)在太空飞行之前,垂体孔圆顶的温和凹部。 After spaceflight, there is moderate concavity of the pituitary gland dome with loss of volume and new subtle posterior deviation with slight curvature of the pituitary stalk (arrows; pituitary deformity score, 1). *Increased congestion of the sphenoid sinus after spaceflight is shown. Credit: Radiological Society of North America

为了了解更多,克拉姆人和同事博士在11名宇航员上表现了大脑MRI,其中包括10名男子和一个女人,在他们前往ISS之前。在宇航员返回后,研究人员随后与MRI研究进行了随访,然后在随后的几年内进行了几个间隔。

MRI结果表明,长持续时间的微观度暴露导致宇航员组合脑和脑脊液(CSF)体积的扩展。CSF是脑和脊髓的中空空间中和周围流动的流体。联合体积保持在一年后升高,建议永久改造。

“我们发现没有人真正识别的是,大脑白质量的大量增加到明显到后,”Kramer博士说。“实际上的白质膨胀是负责最大的脑和脑脊液后期的增加。”

MRI还显示了对垂体腺体的改变,骨骼底部的豌豆大小结构通常被称为“主腺”,因为它控制了许多其他腺体在体内的功能。大多数宇航员都有垂体腺体变形的MRI证据,表明在空间期间颅内压升高。

“我们发现,飞行后脑下垂体的高度会下降,而且比飞行前更小,”克莱默博士说。“此外,之前没有接触微重力的宇航员的脑下垂体主要是凸的,但有证据表明飞行后是扁平或凹的。这种类型的变形与颅内压升高是一致的。”

研究人员还观察到宇航员的侧脑室的平均体积增加,含有CSF的大脑的空间。然而,整体产生的体积不会被认为是健康成年人的范围之外。这些变化与那些在长时间卧床休息的人中发生的变化类似,他们的头在研究研究中略微向下倾斜,模拟了微匍匐的向前流体偏移。

此外,CSF流过大脑渡槽的CSF流速增加,狭窄的通道连接大脑中的心室。在正常压力脑积水中已经出现了类似的现象,这种状况是大脑中的心室异常扩大。这种情况的症状包括难以走路,膀胱控制问题和痴呆症。迄今为止,在太空旅行后宇航员尚未报告这些症状。

研究人员正在研究衡量微匍匐的影响的方法。正在考虑的一个选择是使用一个大型离心机创造人工重力,这些是可以在坐姿或俯卧位旋转人的旋转。在调查下也是在下肢对下肢的负压用作抵消由于微匍匐由于微疱来抵消头部流体移位的方法。

克雷默博士说,这项研究也可能适用于非宇航员。

“如果我们能够更好地了解导致宇航员扩大的机制,并发展适当的对策,那么这些发现可能会使患有正常压力脑积水和其他相关条件的患者受益。”

参考文献:“微匍匐的颅内效应:通过Larry A. Kramer,Khader M. Hasan,Michael B. Sargsyan,Steven S. Laurie,Christian Otto,Robert J.Plotz-Snyder,Karina Marshall-Goebel,Roy F. RiaScos和Brandon R.Macias,4月14日,4月14日,放射学
DOI:10.1148 / Radiol.2020191413

微重力的颅内影响:一项前瞻性纵向MRI研究与克莱默博士合作的有Khader M. Hasan博士、Michael B. Stenger博士、Ashot Sargsyan博士、Steven S. Laurie博士、Christian Otto博士、m.d.、M.M.Sc。, Robert J. Ploutz-Snyder, Ph.D., P.Stat。、Karina Marshall-Goebel博士、Roy F. Riascos博士和Brandon R. Macias博士。

是第一个评论关于“宇航员在长时间的太空飞行中脑容量变化和脑下垂体变形”

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