استراحت با سر پایین (Head-Down Tilt Bed Rest; HDTBR) یک مدل آنالوگ زمینی برای مطالعه پاتوفیزیولوژی سندرم عصبی-چشمی مرتبط با پرواز فضایی (Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome; SANS) است.
SANS سندرمی است که در اثر جابجایی مایعات به سمت سر در طول پرواز فضایی ایجاد میشود. یافتههای اصلی شامل ادم پاپیعصب بینایی، مسطح شدن کره چشم، دوربینی و پرخونی مشیمیه است و حدود 70٪ از فضانوردان حداقل یکی از این یافتهها را نشان میدهند. قبلاً سندرم اختلال بینایی و فشار داخل جمجمه (VIIP) نامیده میشد 1).
HDTBR از سال 1990 به عنوان یک مدل آنالوگ زمینی بینالمللی با حفظ زاویه 6 درجه سر پایین در حالت استراحت در بستر تثبیت شده است. از آنجایی که پروازهای سهموی زمان قرارگیری کوتاهی دارند و برای القای علائم شبه SANS کافی نیستند، HDTBR که میتواند جابجایی مداوم مایعات را بازتولید کند، مورد توجه قرار گرفته است 1).
در مطالعات اولیه HDTBR به مدت 70 روز، یافتههای SANS القا نشد. علت آن احتمالاً کاهش فشار داخل جمجمه (ICP) به دلیل استفاده از بالش یا تکیه دادن ساعدها بود. پس از آن، با اتخاذ پروتکل سختگیرانهای که استفاده از بالش و تکیه دادن ساعدها را ممنوع میکرد، القای چینهای مشیمیه و ادم پاپیعصب بینایی با موفقیت انجام شد 1).
در ماموریتهای کوتاهمدت (کمتر از ۶ ماه) ۲۹٪ از فضانوردان و در ماموریتهای بلندمدت (۶ ماه یا بیشتر) ۶۰٪ کاهش بینایی ناشی از دوربینی گزارش شده است1).
Qچرا HDTBR با زاویه ۶ درجه تنظیم شده است؟
A
از سال ۱۹۹۰، سر پایین با زاویه ۶ درجه به عنوان آنالوگ استاندارد بینالمللی برای حالت ریزگرانش تثبیت شده است. این زاویه به طور مداوم جابجایی مایعات به سمت سر مشابه پرواز فضایی را القا میکند.
سردرد: در مراحل اولیه تحقیق، سردرد ضرباندار، فشاری و دوطرفه ظاهر میشود. تصور میشود که ناشی از جابجایی مایعات به سمت سر باشد.
تأثیر بر عملکرد بینایی ناچیز است: شرایط آزمایش تأثیر قابلتوجهی بر عملکرد بینایی شرکتکنندگان ندارد. هیچیک از آزمودنیها ناهنجاری بینایی شدیدی را تجربه نکردند.
نزدیکبینی خفیف: ممکن است نزدیکبینی گذرا به دلیل فعالیت مداوم دید نزدیک رخ دهد.
تغییرات شناختی (در افراد مبتلا به SANS): در مطالعه HDTBR با مداخله دیاکسیدکربن بالا، افراد مبتلا به SANS وابستگی بیشتری به نشانههای بینایی در آزمونهای شناختی نشان دادند1).
Qآیا در HDTBR بینایی کاهش مییابد؟
A
آزمایشهای بینایی و انکسار هر دو در محدوده طبیعی باقی میمانند. در آزمونهای آمسلر، نقطه قرمز، میدان بینایی تقابلی و دید رنگی نیز تغییرات قابلتوجهی مشاهده نشده است. هیچ گزارشی از ناهنجاری بینایی شدید توسط آزمودنیها وجود ندارد.
یافتههای اصلی تغییرات چشمی مشاهدهشده در HDTBR در زیر آورده شده است.
ضخیمشدن RNFL: در HDTBR 14 روزه، ضخامت شبکیه اطراف پاپیل فوقانی به طور میانگین 4.69+ میکرومتر و در HDTBR 70 روزه به طور میانگین 11.50+ میکرومتر افزایش مییابد1).
ادم پاپیل عصب بینایی: در HDTBR سختگیرانه 30 روزه، ادم پاپیل درجه 1 تا 2 Frisén در 45% از افراد مشاهده شد1). افراد تحت HDTBR 30 روزه تمایل به ادم پاپیل عصب بینایی شدیدتری نسبت به فضانوردان دارند.
افزایش TRT اطراف پاپیل: افراد تحت HDTBR سختگیرانه افزایش TRT اطراف پاپیل بیشتری نسبت به فضانوردان نشان میدهند (میانگین تفاوت 37 میکرومتر)1).
چینهای مشیمیه: ممکن است بدون افزایش ضخامت مشیمیه رخ دهند.
تغییر ضخامت مشیمیه: در مطالعه کوتاهمدت 3 روزه، افزایش آماری معنیدار مشاهده میشود. در HDT 60 دقیقهای، افزایش ضخامت مشیمیه زیرفووئال تأیید شده است1). از سوی دیگر، فضانوردان افزایش ضخامت مشیمیه بیشتری نسبت به افراد تحت HDTBR دارند (میانگین تفاوت 27 میکرومتر)1).
اتساع غلاف عصب بینایی: در HDT 60 دقیقهای با سونوگرافی مداری تأیید میشود و مشابه یافتههای فضانوردان یک ماه پس از پرواز است1).
افزایش فشار داخل چشم: در 14 روز 1.42+ میلیمتر جیوه و در 70 روز 1.79+ میلیمتر جیوه افزایش مییابد، اما هر دو در محدوده طبیعی هستند.
یافتههایی که در HDTBR مشاهده نمیشوند عبارتند از: مسطح شدن کره چشم، دوربینی شدن و لکههای پنبهای1). حدت بینایی، عیوب انکساری، طول محوری چشم، عمق اتاق قدامی و انحنای قرنیه نیز تغییرات معنیداری نشان نمیدهند.
جدول زیر مقایسهای از یافتههای اصلی HDTBR و SANS (پرواز فضایی) را نشان میدهد.
مکانیسم اصلی HDTBR تغییر جهت بردار گرانش وارد بر بدن و در نتیجه جابجایی مایعات به سمت سر است که تغییرات توزیع مایعات مشابه با شرایط ریزگرانش را القا میکند.
عوامل مؤثر شامل اختلاف فشار از طریق صفحه کریبریفرم، پرخونی مشیمیه، جابجایی حجم مغز، جهتگیری دستههای فیبر کلاژن و توزیع هیدرواستاتیک مایعات میباشند.
عوامل خطر اصلی به شرح زیر است.
مدت زمان HDTBR: بزرگترین عامل خطر است. HDTBR 70 روزه در مقایسه با 14 روزه، افزایش ضخامت شبکیه اطراف دیسک بینایی را حدود 2.5 برابر نشان میدهد.
نزدیکبینی: افراد با نزدیکبینی متوسط نسبت به افراد با دید طبیعی یا نزدیکبینی خفیف، فشار چشم اوج بالاتری (19.8 میلیمتر جیوه در مقابل 18.6 تا 18.7 میلیمتر جیوه) و افزایش قابل توجهی در فشار چشم نشان میدهند1).
استعداد ژنتیکی: در دارندگان آللهای MTRR 66G و SHMT1 1420 C، میزان ادم دیسک بینایی بیشتر گزارش شده است1). این پلیمورفیسمهای ژنی در متابولیسم ویتامینهای گروه B نقش دارند.
ویژگیهای آناتومیک دیسک بینایی: دیسک بینایی متراکم با فرورفتگی کوچک دیسک بینایی ممکن است یک عامل خطر باشد.
سابقه قرارگیری قبلی در معرض HDTBR: در افرادی که چندین بار شرکت کردهاند، افزایش TRT بیش از دو برابر نسبت به قبل گزارش شده است و قرارگیری مکرر ممکن است خطر را افزایش دهد.
Qآیا پس از یک بار تجربه HDTBR، خطر وقوع مجدد افزایش مییابد؟
A
در آزمودنیهایی که در چندین آزمایش HDTBR شرکت کردهاند، افزایش TRT بیش از دو برابر نسبت به آزمایش قبلی گزارش شده است. این نشان میدهد که مواجهه مکرر ممکن است خطر را افزایش دهد و در انتخاب شرکتکنندگان در پژوهش باید به این موضوع توجه شود.
روشهای اصلی مورد استفاده برای ارزیابی و پایش تغییرات چشمی مشاهده شده در HDTBR در زیر آورده شده است.
OCT (توموگرافی انسجام نوری): امکان ارزیابی کمی ضخامت لایه فیبرهای عصبی شبکیه، ادم دیسک بینایی و تغییرات ضخامت مشیمیه را فراهم میکند. تغییرات غشای بروخ نیز قابل مشاهده است. هایدلبرگ اسپکترالیس (OCT2) وضوح دیجیتال بالاتری ارائه میدهد.
OCTA (آنژیوگرافی توموگرافی انسجام نوری): یک روش آنژیوگرافی سهبعدی غیرتهاجمی است که از دسامبر ۲۰۱۸ در ISS معرفی شده است. تغییرات عروقی شبکیه و مشیمیه را ارزیابی میکند1).
MRI: میتواند اتساع غلاف عصب بینایی، پیچخوردگی عصب بینایی و تغییرات عمق حفره زجاجیه را اندازهگیری کند. با MRI فاز کنتراست، میتوان جریان خون، سطح مقطع و سرعت جریان در ورید ژوگولار داخلی، شریان مهرهای و شریان کاروتید داخلی را اندازهگیری کرد.
اندازهگیری غیرتهاجمی ICP (مرحله تحقیقاتی): پونکسیون کمری برای اندازهگیری مستقیم ICP تهاجمی است و در طول پرواز امکانپذیر نیست. تغییر فاز انتشارات صوتی گوش (DPOAE) به عنوان یک ابزار بالقوه برای پایش غیرتهاجمی ICP در حال مطالعه است1). پتانسیلهای برانگیخته دهلیزی-چشمی (oVEMP) نیز به دلیل ارتباط با زاویه سر به پایین به عنوان ابزار پایش غیرتهاجمی ICP در حال بررسی است1).
آزمایش ژنتیک و خون: اندازهگیری سطح ویتامینهای گروه B و SNP (MTRR 66G، SHMT1 1420C) برای ارزیابی عوامل خطر استفاده میشود.
تمام آزمایشهای پایه چشمپزشکی (بینایی، رفرکشن تحت سیکلوپلژی، فوندوس، نمودار آمسلر، دید رنگی و غیره) در محدوده طبیعی باقی میمانند.
HDTBR یک مدل تجربی است و به معنای معمول «درمان» نیست. آنچه در زیر آورده شده است نتایج تحقیقات در مورد اقدامات متقابل (countermeasures) برای SANS است.
LBNP
فشار منفی نیمه تحتانی بدن (LBNP): روشی که با استفاده از یک دستگاه غیرتهاجمی، فشار منفی به نیمه تحتانی بدن وارد کرده و مایعات را به سمت محیط بازمیگرداند.
شواهد: LBNP با ۲۰- میلیمتر جیوه از افزایش قطر غلاف عصب بینایی جلوگیری کرده و اتساع مشیمیه را در HDTBR سهروزه تا ۴۰٪ کاهش داد1). همچنین از افزایش حجم CSF در HDTBR پنجساعته جلوگیری شد1).
ارزیابی: در حال حاضر امیدوارکنندهترین اقدام متقابل در نظر گرفته میشود.
کاف ران
کاف فشاری وریدی ران (VTC): کاهش پیشبار قلبی و اتساع سیستم وریدی ژوگولار در خدمه ISS گزارش شده است. حجم ضربهای، سطح مقطع ورید ژوگولار داخلی و فشار داخل چشم را کاهش میدهد.
محدودیتها: تأثیر مستقیمی بر توزیع CSF یا ICP ندارد. در 15 درجه HDT + کاف ران 60 میلیمتر جیوه به مدت 10 دقیقه، تفاوت معنیداری در ضخامت مشیمیه اطراف پاپی و قطر غلاف عصب بینایی مشاهده نشد1).
جاذبه مصنوعی
جاذبه مصنوعی با سانتریفیوژ: قرار گرفتن روزانه 30 دقیقه در معرض سانتریفیوژ.
محدودیتها: قرار گرفتن 30 دقیقهای برای مهار چین خوردگی مشیمیه و ادم پاپیعصب بینایی کافی نبود. محدودیت مدت قرارگیری، کمبود نیروی G در سطح چشم و دخالت مکانیسمهای پایه متفاوت به عنوان علل احتمالی مطرح شده است1).
در مطالعهای که پروتکل iRAT ناسا (تمرین ترکیبی مقاومتی و هوازی) را به مدت 70 روز در شرایط HDTBR غیر هایپرکاپنیک انجام داد، تفاوت معنیداری بین گروه ورزش و گروه کنترل از نظر تغییرات ضخامت شبکیه و ادم سر عصب بینایی مشاهده نشد 1). با این حال، یافتههایی نیز نشان داد که فشار داخل چشم در گروه ورزش کمی بالاتر (کمتر از 1 میلیمتر جیوه) بود. نشان داده شده است که ورزش هوازی متوسط کوتاه مدت، تمرین مقاومتی و تمرین تناوبی با شدت بالا با کاهش فشار داخل چشم مرتبط هستند 1).
Qچرا فشار منفی نیمه تحتانی بدن (LBNP) یک اقدام متقابل امیدوارکننده در نظر گرفته میشود؟
A
گزارش شده است که LBNP با فشار ۲۰- میلیمتر جیوه، افزایش قطر غلاف عصب بینایی را مهار کرده، اتساع مشیمیه را در HDTBR سه روزه تا ۴۰٪ کاهش داده و افزایش حجم مایع مغزینخاعی را مهار میکند 1). مکانیسم بازگرداندن مایعات به محیط که مستقیماً جابجایی مایعات به سمت سر را مهار میکند، نسبت به سایر اقدامات متقابل برتر در نظر گرفته میشود.
در حال حاضر سه فرضیه اصلی برای پاتوفیزیولوژی SANS مطرح شده است 1).
فرضیه افزایش فشار داخل جمجمه
مکانیسم: تغییر مایعات به سمت سر → احتقان وریدی → افزایش فشار داخل جمجمه → علائم چشمی.
محدودیت: در پونکسیون کمری پس از پرواز، فقط محدوده طبیعی تا افزایش خفیف (21 تا 5/28 سانتیمتر آب) مشاهده میشود. علائم معمول فشار خون بالای داخل جمجمه (سردرد، وزوز ضرباندار) وجود ندارد. ادم پاپی به مدت 6 ماه پس از پرواز ادامه مییابد، اما در فشار خون بالای داخل جمجمه با کاهش فشار به سرعت بهبود مییابد. صرف افزایش فشار داخل جمجمه قابل توضیح نیست.
فرضیه تقسیمبندی مایع مغزی-نخاعی
مکانیسم: در ریزگرانش، فشار مایع مغزی-نخاعی در غلاف عصب بینایی به دلیل مکانیسم دریچه یکطرفه به صورت موضعی افزایش مییابد. تعادل فشار با فضای زیرعنکبوتیه جمجمه ناقص میشود.
اهمیت: میتواند دلیل تداوم ادم پاپی با وجود فشار طبیعی تا خفیف افزایشیافته داخل جمجمه را توضیح دهد.
فرضیه جابجایی مغز به سمت بالا
مکانیسم: در ریزگرانش، مغز کمی میچرخد و به سمت بالا حرکت میکند و کیاسمای بینایی به سمت بالا کشیده میشود که منجر به فشار بر غلاف عصب بینایی میگردد.
شواهد: در MRI، افزایش طول عصب بینایی پس از پرواز (0.80 ± 0.74 میلیمتر) تأیید شده است1).
درجه اتساع مشیمیه: در HDTBR، اتساع مشیمیه به اندازه پرواز فضایی رخ نمیدهد، زیرا گرانش در محور عمودی (Gz) همچنان وجود دارد و وزن بافت را ایجاد میکند.
مکانیسم ایجاد چینهای مشیمیه: در HDTBR، چینهای مشیمیه حتی بدون افزایش ضخامت مشیمیه ایجاد میشوند که نشان میدهد ضخیم شدن مشیمیه شرط ضروری برای ایجاد چینها نیست.
تغییرات فشار داخل چشم: در HDTBR، کاهش فشار داخل چشم رخ نمیدهد، بنابراین مکانیسم تشکیل چینهای کوروئید-شبکیه ناشی از ترکیب کاهش فشار داخل چشم و افزایش فشار داخل جمجمه قابل اعمال نیست.
مقایسه با IIH: تنها در ۱۰٪ از بیماران IIH همراه با ادم پاپی، چینهای کوروئید در SD-OCT دیده میشود و افزایش فشار داخل جمجمه به تنهایی نمیتواند در همه موارد چینهای کوروئید را ایجاد کند.
درجه افزایش فشار داخل جمجمه: افراد تحت HDTBR ممکن است فشار داخل جمجمه کمی بالاتر از فضانوردان تجربه کنند که میتواند به تفاوت در شدت ادم پاپی کمک کند.
بر اساس مرور Ong و همکاران (2021)، در طول HDTBR پرفیوژن مغزی در همه افراد کاهش مییابد. با این حال، افراد مبتلا به علائم SANS پرفیوژن بالاتری نسبت به افراد بدون علائم حفظ کردند1).
در محیط هیپرکاپنی (حدود ۴ میلیمتر جیوه PCO₂) تغییر قابل توجهی در واکنشپذیری عروق مغزی و پاسخ تهویه به هیپرکاپنی مشاهده نشد1).
معرفی OCTA در ISS (دسامبر 2018): مقایسه دادههای عروق شبکیه در طول پرواز فضایی با نتایج HDTBR انتظار میرود درک تأثیر تغییر مایعات بر گردش خون شبکیه و مشیمیه را افزایش دهد1).
توسعه روشهای غیرتهاجمی اندازهگیری ICP: تغییرات فاز انتشارات صوتی گوش (OAE) به عنوان کاندیدای پایش ICP در ISS مورد مطالعه قرار گرفته و آزمایشهای HDTBR در حال انجام است1). oVEMP نیز به دلیل ارتباط با زاویه سر به پایین به عنوان ابزار غیرتهاجمی پایش ICP امیدوارکننده است1).
تطبیق با عصر گردشگری فضایی خصوصی: با ظهور شرکتهای فضایی خصوصی مانند SpaceX و Blue Origin، HDTBR کوتاهمدت میتواند برای غربالگری حساسیت به جابجایی مایعات به سمت سر در عموم مردم به کار رود1).
غربالگری ژنتیکی: پلیمورفیسمهای MTRR و SHMT1 به عنوان عوامل خطر شناسایی شدهاند و تحقیقات در مورد امکان استفاده از HDTBR برای غربالگری ژنتیکی نامزدهای فضانوردی در حال انجام است1).
اقدامات متقابل تأیید نشده: بسیاری از اقدامات متقابل مانند رژیم غذایی، مکملهای ویتامین، داروهای موضعی و خوراکی هنوز تأیید نشدهاند1).
چالشهای مأموریت سرنشیندار به مریخ: برای مأموریتهای ۱ تا ۳ ساله به مریخ، درک پاتوفیزیولوژی SANS، شناسایی عوامل خطر و توسعه اقدامات متقابل ضروری است1).
HDTBR به عنوان آنالوگ زمینی دارای محدودیتهای زیر است1): اندازه نمونه کوچک، دشواری در جذب آزمودنی، تفاوت آمادگی جسمانی با فضانوردان، عدم استانداردسازی پروتکل، و وجود شرایط ناسازگار با پرواز فضایی مانند تماس پشتی.
Ong J, Lee AG, Moss HE. Head-Down Tilt Bed Rest Studies as a Terrestrial Analog for Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome. Front Neurol. 2021;12:648958.
Taibbi G, Cromwell RL, Zanello SB, Yarbough PO, Ploutz-Snyder RJ, Godley BF, et al. Ocular Outcomes Comparison Between 14- and 70-Day Head-Down-Tilt Bed Rest. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2016;57(2):495-501. PMID: 26868753.
He Y, Karanjia R, Zhang X, Wanderer D, Walker E, Lee SH, et al. Optic Nerve Vasculature and Countermeasure Assessment in a Bedrest Analogue of Spaceflight-Associated Neuro-Ocular Syndrome. Am J Ophthalmol. 2025;278:317-327. PMID: 40545016.
متن مقاله را کپی کنید و در دستیار هوش مصنوعی دلخواه خود بچسبانید.
مقاله در کلیپبورد کپی شد
یکی از دستیارهای هوش مصنوعی زیر را باز کنید و متن کپیشده را در کادر گفتگو بچسبانید.
