《EXPERIMENTAL PHYSIOLOGY》：Physiological cerebrospinal fluid interactions between brain and eye structures are altered after long-duration spaceflight
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本文通过高分辨率MRI和自动化形态计量分析，首次系统揭示了长期太空飞行后第三脑室扩张与眼球形态改变（如玻璃体体积减小）之间存在选择性耦合，而与视神经鞘（ONS）等眶后结构变化解离，为太空飞行相关神经眼综合征（SANS）的脑脊液（CSF）区室化机制提供了定量证据。研究证实微重力环境下脑-眼变化是颅内容积有限扩张（颅顶效应）背景下CSF重分布引起的整体颅脑微重力反应的重要组成部分，为未来火星任务中视觉健康防护措施的制定提供了关键理论依据。
引言
长期太空飞行对人类生理产生深远影响，其中太空飞行相关神经眼综合征（SANS）已成为未来探索任务中最重大的健康风险之一。宇航员在国际空间站（ISS）长期驻留期间，约在任务开始6周后出现近距视力下降，并持续至返回地球后。临床检查显示持续性眶内及眶后改变，包括视盘水肿、眼球扁平化、脉络膜皱褶和神经纤维层增厚，常表现为不对称性，以右眼为主。同时，长期太空飞行引发显著的脑结构适应，包括CSF重分布和脑室扩张。然而，连接这些脑-眼适应的生理机制尚未明确。本研究应用自动化形态计量分析，利用高分辨率MRI数据，探究健康对照个体和宇航员中脑-眼关系，特别关注第三脑室体积与眼部参数之间的相关性。
材料与方法
研究纳入13名执行长期ISS任务的俄罗斯轨道服务站（ROS）宇航员及15名健康对照者。使用3T MRI采集高分辨率T1加权结构数据。采用CAT12工具箱和SPM12进行脑部数据质量保证、预处理和分割，提取侧脑室、第三脑室和第四脑室等CSF空间区域体积。眼部形态参数通过MReye-Seg自动化流程提取，包括眼球尺寸、视神经鞘（ONS）体积、视神经（ON）长度和眶后宽度等。统计分析采用配对t检验评估飞行前后差异，并通过Pearson相关系数分析脑室体积与眼部指标的相关性。
结果
基线分析显示，健康对照个体中第三脑室体积与多个眼部参数存在显著相关性，包括眼球尺寸、ONS体积、ON长度和眶后宽度。长期太空飞行后，宇航员出现显著眼部及眶后结构改变：左ONS体积增加27.22 ± 8.74 mm3，ON长度增加（右眼0.38 mm，左眼0.47 mm），左眼球体积减小并向前移位，眶后宽度（骨性）扩张。变化分析揭示选择性关联：第三脑室扩张仅与眼球形态改变（眼球长度和体积减小）显著相关，而与ONS、ON长度及眶后宽度变化无相关性。变形图显示飞行后眼球后极扁平化，尤以中央30°区域为著，右眼变化较左眼更明显。急性恢复期（返回后14天内）初步分析提示ONS体积呈减小趋势，而第三脑室扩张保持稳定。
讨论
本研究通过自动化形态计量首次建立了健康个体中第三脑室与眼部结构的基线相关性，证实正常CSF动力学维持脑室与眶内结构的协调关系。长期太空飞行后，第三脑室扩张与眼球改变的选择性耦合，以及与ONS等结构关联的解离，强有力支持CSF区室化作为SANS的核心机制。眼球变形可能仍响应中枢CSF压力变化，而ONS及眶后结构则受局部压力动力学支配，提示微重力环境下CSF重分布产生跨眶内区室的差异化生物力学效应。眶后宽度扩张进一步表明CSF积累影响更广泛的眶内架构，可能涉及静脉回流障碍。非对称性改变（如本研究中左眼优势）挑战了均匀颅内压（ICP）升高假说，更符合区室化机制。急性恢复期差异轨迹（ONS体积减小而脑室扩张稳定）暗示眶内与中枢CSF空间可能存在独立压力正常化过程。
结论
研究证实长期太空飞行后脑-眼系统存在结构特异性CSF介导的耦合机制：第三脑室扩张选择性关联眼球形态改变，而与ONS、ON等眶后适应解离。该发现支持CSF区室化及颅内容积有限扩张（颅顶效应）是SANS的关键病理生理基础，将综合征从孤立性眼病变重新定义为系统性脑-眼生理紊乱。成果为针对火星任务等长期太空飞行的视觉健康防护措施开发提供了定量理论依据，强调未来需结合高分辨率眶内成像及密集采样时间点追踪，以阐明CSF动力学时空演化规律。
