综述：真实太空飞行与模拟微重力对秀丽隐杆线虫（C. elegans）的神经生物学和神经生理学影响：全面综述

《Life Sciences in Space Research》：Neurobiological and Neurophysiological Impacts of Real Spaceflight and Simulated Microgravity on C. elegans: A Comprehensive Review

人类长期太空探索需应对微重力和辐射对神经系统的损害。线虫（C. elegans）作为模式生物，其神经元在空间环境下呈现树突过度分支、自回避缺陷及废物清除效率下降，导致蛋白质稳态失衡和神经递质（多巴胺、5-羟色胺、GABA等）信号紊乱，影响运动协调和应激适应。研究整合了行为学、病理学及分子机制，提出神经元分支重塑、废物清除障碍和神经递质调控异常的协同作用机制，为开发防护策略提供依据。

　　在人类探索宇宙的进程中，太空环境对生命体的影响已成为一个备受关注的研究领域。特别是对于长期在太空中执行任务的宇航员来说，理解并减轻太空飞行带来的生理和神经系统的损害，是确保任务安全与成功的关键。近年来，随着对太空环境研究的深入，科学家们发现，神经系统在太空飞行中表现出了尤为敏感的特性。这一发现促使研究者们寻找一种能够有效模拟太空环境影响的实验模型，以便更好地理解相关机制并开发相应的防护措施。

在这项研究中，科学家们选择了线虫 *Caenorhabditis elegans*（简称 *C. elegans*）作为研究对象。这种微小的生物体因其在分子和细胞生物学中的重要地位，成为研究空间生物学的理想模型。*C. elegans* 的神经系统包含 302 个神经元和 56 个胶质细胞，这些神经元和胶质细胞构成了一个复杂的网络，能够通过多种神经递质和受体处理详细信息。此外，*C. elegans* 还具备许多有利于科学研究的特性，如体型小巧、易于大规模培养、透明的体态便于进行活体成像，以及生命周期短，这些特性使其成为研究太空环境对神经生物学影响的首选生物模型。

研究发现，太空飞行中的微重力和宇宙辐射对 *C. elegans* 的神经系统产生了显著影响。首先，微重力环境会导致神经元的形态发生改变，包括树突的过度分支和自我避免缺陷。这些变化不仅影响神经元的结构，还可能破坏其感受区域的组织，从而影响感官整合能力。其次，太空环境中的微重力会干扰神经元的废物清除机制，特别是通过外排途径（exopher pathways）进行的清除过程变得不那么有效，导致蛋白质稳态失衡和反馈性压力，进而影响神经元的功能。此外，在神经化学层面，多巴胺和乙酰胆碱的信号传递会受到显著干扰，而血清素和 GABA 系统也表现出一定的脆弱性。这些神经递质的异常变化会对神经元的运动、行为灵活性和应对压力的能力产生负面影响。

通过整合行为、病理和分子层面的研究成果，这项综述将神经元的分支变化、废物清除机制和神经递质调节视为一个统一的功能障碍轴。这一轴不仅反映了太空环境对神经系统的多层次影响，还为开发有效的防护措施提供了理论依据。科学家们认为，利用 *C. elegans* 进行的研究对于揭示太空飞行对神经系统影响的机制至关重要，这有助于未来制定更加科学和有效的策略，以保护宇航员在长期任务中的神经健康、韧性和表现。

尽管 *C. elegans* 在研究太空环境对神经系统影响方面具有诸多优势，但其简单神经系统也带来了一些研究上的局限性。与哺乳动物相比，*C. elegans* 的神经系统缺乏复杂的结构，例如血脑屏障和专门的胶质细胞，这使得从实验结果直接推断到人类神经系统可能存在偏差。因此，在将研究成果应用于人类之前，需要谨慎对待。此外，目前的研究文献中也存在一些不一致的地方，例如关于血清素动态变化的报告存在矛盾，这可能与研究方法、实验条件或生物体差异有关。

研究还表明，太空飞行中的宇宙辐射对神经系统的影响同样不容忽视。宇宙辐射，特别是银河宇宙射线，由高能质子组成，对中枢神经系统构成严重威胁。由于地球的磁场屏障，长期的太空任务会暴露宇航员于更高水平的宇宙辐射，这可能导致中枢神经系统功能的损害。为了保护宇航员的神经系统健康，科学家们正在探索如何利用 *C. elegans* 研究宇宙辐射对神经系统的具体影响，并寻找可能的防护策略。

值得注意的是，虽然 *C. elegans* 被广泛用于研究太空环境对生命体的影响，但其研究结果并不能完全替代哺乳动物模型的研究。因此，科学家们建议，应将 *C. elegans* 的研究与哺乳动物模型的研究相结合，以获得更全面的理解。此外，研究还指出，未来的研究需要更加注重实验设计的严谨性和数据的可重复性，以确保研究结果的科学性和可靠性。

综上所述，太空飞行对人类神经系统的影响是一个复杂且多方面的研究课题。通过利用 *C. elegans* 这种研究模型，科学家们能够更深入地理解太空环境对神经系统的具体影响，并为开发有效的防护措施提供理论支持。然而，为了确保研究结果的准确性和适用性，还需要进一步完善研究方法，结合多种实验模型进行综合分析。此外，随着太空探索的不断深入，未来的研究将更加注重跨学科合作，以推动相关领域的创新发展。