今天下午,美国宇航员斯科特·凯利和俄罗斯宇航员米哈伊尔·科尔尼延科将启程前往国际空间站进行为期一年的停留。这项创纪录的任务旨在帮助研究人员了解人类如何应对和适应长时间的太空停留。毕竟,我们可能很快就能旅行到离家园更远的地方——而在零重力环境下长期生活可能会发生一些奇怪的事情。
幸运的是,NASA 的研究在这里有一个完美的对照组:斯科特异卵双胞胎兄弟,已退休的宇航员马克·凯利。在这个前所未有的项目中,10 项调查将收集和分析两人身上的遗传、分子和生理数据。斯科特和马克将在大致相同的时间接受相同的测试,为研究人员提供关于太空飞行如何影响身体的新线索。
在众多测试中,有一项测试让科学家们困扰了一段时间:为什么超过一半的美国宇航员在长期太空飞行中会出现视力和颅内压的变化?这些结果是否能为治疗地球上的眼疾提供答案?
2011 年,一项对 300 名宇航员的调查发现,在短期任务中有近 30% 的人,在长期任务中有 60% 的人遭受了某种程度的视力丧失。在太空停留六个月前后接受了 深入研究 的七名宇航员经历了各种变化:从视网膜上称为棉绒斑的蓬松灰白色斑点,到眼睛“盲点”和视神经的肿胀,再到眼球形状的“变平”。
为什么超过一半的美国宇航员在长期太空飞行中会出现视力变化?
研究人员怀疑微重力条件会导致血液等体液从身体下部转移到头部。这会引起面部浮肿和鼻塞。“感觉就像得了重感冒,”NASA 科学家詹妮弗·福格蒂在关于太空视力变化的 视频 中说道。
检验这个理论并不简单。颅内压通常是通过腰椎穿刺测量的——即使在最好的情况下,这也不是一项侵入性较小的程序。取而代之的是,科学家们正在使用非侵入性方法,如 MRI、超声波和一种称为 光学相干断层扫描 的基于光的医学成像技术。
“我们的目标是理解和测量在太空中发生的体液转移,”该项目的联合研究员、加州大学圣地亚哥分校的博士后研究员布兰登·麦西亚斯说。“我们希望创建一个变化的长序列图:太空飞行前、期间和之后。”他们的发现有可能有助于治疗常见的平民眼部问题,如青光眼。
斯科特接受了眼部超声波的使用培训,该技术将用于观察血流量、眼部结构和视神经厚度。他还将采用一种较新、更安全的技术来计算颅内压,通过耳朵进行的测量。一种特殊的设备——称为 chibis 服——会对身体下半部分施加负压,并将对其进行监测,以确定它是否有助于将体液移离头部。
与任何人体研究一样,也会存在不可控的变量。例如,斯科特在太空中的时间已经远远超过了他的退休哥哥。尽管如此,加州大学圣地亚哥分校的首席研究员布林达·拉纳将这项研究描述为“理想的小鼠实验”,这是对基因相同的小鼠在科学实验中广泛使用的致敬。