包含长期太空飞行任务的纵向脑龄预测

为什么太空会改变我们的脑

随着国际空间站上的任务延长到六个月及更久，一个关键问题浮现：长期失重生活会随着时间推移如何影响人类大脑？本研究探讨在轨数月是否会让大脑“看起来”更快衰老，研究团队使用先进的磁共振成像和人工智能来估算大脑外观年龄与实际年龄的差异。这个问题不仅关系到前往月球和火星的宇航员，也有助于我们理解地球上的衰老与脑健康。

把大脑当作一只时钟来观察

研究者采用了“脑龄”这一概念，把大脑视为一种生物时钟。通过将数千份磁共振影像输入机器学习模型，科学家可以训练算法识别随年龄增长通常出现的模式——例如脑组织和脑液间隙的细微变化。模型训练完成后，可对新的扫描进行评估并估算该大脑看起来的年龄。将这一估算值与受测者实际年龄比较，就能判断其大脑是显得更年轻、更年长，还是与年龄相符。

宇航员、航天员与地面“孪生”对照

团队分析了两个长期太空飞行项目的数据：俄罗斯航天员（ROS）和在国际空间站服役约六个月的欧洲航天局宇航员（ESA）。每位太空人均在发射前、着陆后数日内以及大约半年后再次接受脑部扫描。作为对照，研究者还对在地面的匹配志愿者进行了扫描——在年龄、性别和教育程度上相近，扫描间隔大致相同。研究使用了三种最先进的机器学习模型从结构性磁共振影像中估算脑龄，特别关注这些工具在重复扫描中的稳定性和准确性。

检验脑龄工具

在得出关于太空飞行的结论之前，作者先检查了脑龄模型本身是否可靠。他们让人们在一次会话中做两次扫描，相隔约半小时，以观察预测是否几乎相同。所有三种模型都通过了这一测试：94–97%的预测差异反映了个体间的真实差异，而非随机噪声。然而，其中一个深度学习模型尽管非常一致，却严重高估年龄——平均将大脑估为比实际年龄老约11年，原因可能是该模型主要用年龄偏大的成人数据训练。鉴于准确性与稳定性同等重要，该模型被排除在主要分析之外，两个校准更好的模型被保留下来用于后续分析。

在轨数月后大脑发生了什么

使用剩余模型，科学家们检查了飞行前后及随访期间的脑龄变化，并与对照组比较。在俄罗斯航天员中，一个模型显示他们在任务结束后大脑看起来略微变老——不到一年的差异——这与早期研究在某些脑区灰质减少和脑液间隙扩大后的发现相呼应。在ESA宇航员组中，脑龄随时间的估计呈现出比地面同龄人稍陡的“衰老”趋势，尽管参与者人数较少且差异未达到严格的统计显著性。总体而言，对照组表现为稳定或更典型的衰老模式，而在某些分析中，太空人群体的脑部特征似乎向更显老的方向移动。

信号，而非最终结论

解读这些变化颇具挑战性。太空飞行后脑龄的变化可能反映真实的加速衰老，但也可能是对微重力以及发射和着陆压力的暂时性适应，这些变化部分可随时间逆转。例如，ESA的数据提示有些变化在随访时可能会回到基线水平。作者强调，他们的结果是初步的，样本量有限，但证明了在宇航员研究中进行脑龄预测是可行的，且现有机器学习工具足够可靠，能够在数月内追踪微小变化。对普通读者而言，结论是：长期太空任务似乎在大脑上留下可测量的指纹，在某些方面类似于衰老，而我们现在拥有敏感的工具来监测这些随着人类进一步进入太空而出现的影响。

引用: Tang, G., Patil, K.R., Hoffstaedter, F. et al. Longitudinal brain-age predictions comprising long-duration spaceflight missions. npj Microgravity 12, 24 (2026). https://doi.org/10.1038/s41526-026-00575-3

关键词: 太空飞行, 脑衰老, 磁共振成像, 宇航员健康, 机器学习