2025年 01期
复杂人机紧耦合系统人因安全基本科学问题
陈善广;张宜静;李志忠;葛列众;王春慧;“四特”（特殊环境、特殊任务、特殊装备和特殊人员）条件下的复杂人机紧耦合系统因其人在环、人机交互频繁、人机相互影响大等特征，使人因相关的安全风险突出且具有典型性。本文结合文献分析、事故案例调研和工程实践总结，阐述了复杂人机紧耦合系统的特征，明确了人因安全的基本定义，包括研究对象、内容和方法，并从系统研制全生命周期的视角提出了人因安全问题的系统性分析框架，进而提出了人因安全相关假说和基本科学问题。
长期空间飞行对人速度感知特性的影响
王笃明;张欣琦;田雨;宋晓蕾;葛贤亮;王立东;赵瑞;孙宗晓;王春慧;目的 准确的速度感知对于人控交会对接、空间机械臂遥操作等任务的完成至关重要，因此，有必要开展在轨实验探究长期空间飞行对人速度感知特性的影响。方法 选取碰撞时间估计范式（TTC范式）开发实验软件，使用平板电脑进行刺激呈现，通过受试者在键盘上的按键反应数据来评估人的速度感知特性。通过地基实验，探究范式的可用性、可靠性，并量化分析重力内模型效应；通过空间站任务在轨实验，进一步考察长期空间飞行对人速度感知特性的影响。结果 在地面1G环境下，TTC范式具有高重测信度（r>0.8），且平均偏差率、平均偏差率绝对值无练习效应。此外，地面实验发现相对于竖直向上的运动，竖直向下的运动被估计得更快（即按键时间提前），提示存在重力内模型效应。在空间飞行微重力环境下，平均偏差率、平均偏差率绝对值在3个阶段（飞行前、中、后)、7次测试间差异均不显著，表明在现有测试时间点及测试范式中未发现航天员速度感知能力的明显变化。然而，重力内模型效应（竖直向下与竖直向上的差异）在航天员入轨初期有消退的趋势。结论 基于计算机屏幕的TTC估计范式，未发现长期空间飞行中人速度感知能力的显著变化，但微重力可能会减弱人脑重力内模型。
眼球运动对特发性颅高压视神经蛛网膜下腔的影响
傅楹迪;谢媛;邵雅琪;王宁利;目的 选取特发性颅高压患者作为航天飞行相关神经-眼部综合征的地面模型进行眼动操干预实验，探索眼球运动是否具有减小视神经蛛网膜下腔的作用。方法 对符合纳入标准的23名特发性颅高压患者进行病史采集，收集全身基本情况数据，包括年龄、身高、体重、血压，并进行基线数据采集，包括眼压（卧位）及经眶B超视神经鞘复合体图像采集。然后对受试者进行眼动操干预，并在干预后10 min、30 min及3 d后再次测量眼压（卧位），进行经眶B超视神经鞘复合体图像采集。结果 纳入的23名受试者平均年龄（29.58±11.25）岁，平均体重指数为（28.56±6.3）kg/m~2，平均腰穿脑脊液压力为（310.25±20.78）mm H_2O。受试者在眼动操干预前及干预后各时间点眼压无明显改变（P=1.000）；球后3 mm及5 mm处视神经直径无明显改变（P=1.000）。球后5 mm处视神经鞘直径、球后3 mm及5 mm处视神经蛛网膜下腔宽度及球后3～5 mm视神经蛛网膜下腔面积在进行10 min眼动操及30 min眼动操后减小，进行3 d眼动操后回到基线水平，各时间点比较差异具有显著性（P <0.05）；与基线值相比，进行30 min眼动操后球后5 mm处视神经鞘直径减小0.33 mm[95%CI(0.034,0.624),P=0.02]，球后3 mm及5 mm处视神经蛛网膜下腔宽度分别减小0.2 mm[95%CI(-0.037,0.452),P=0.034]、0.29 mm[95%CI(-0.265,0.344),P=0.01]，球后3～5 mm视神经蛛网膜下腔面积减小0.21 mm~2[95%CI(0.155,0.762),P=0.02]。结论 本研究初步提出了一种可以使球后视神经蛛网膜下腔间隙减小的眼球运动方法（眼动操），包括眼球运动的方向、时间、节奏及频率，发现通过一定时间有规律的眼球运动可以使视神经鞘发生形变，挤压球后视神经蛛网膜下腔，并使其间隙变窄，随着眼动操运动时间、次数增加，视神经蛛网膜下腔宽度或面积减小的幅度增大，但眼动操不能长时间维持视神经鞘的形变量，一定时间之后，视神经鞘间隙恢复到基线水平。
空间废水生物处理试验系统的构建与性能研究
张良长;樊浩楠;杨京松;毛瑞鑫;陈琳;李英斌;目的 针对废水生物处理技术应用于空间条件下的瓶颈问题，构建空间废水生物处理试验系统并考察试验系统生化性能，为空间废水生物处理提供技术支撑。方法 构建基于膜曝气生物膜反应器（MABR）工艺的空间废水生物处理试验系统，并通过77 d连续流试验，研究聚偏氟乙烯（PVDF）和聚丙烯（PP）膜组件处理模拟空气冷凝水的生化性能。结果 两个膜组件平均总有机碳（TOC）去除率均能维持在90%以上，具备良好的有机物去除能力；空气源供氧模式下氨氧化能力较低，而在氧气源无泡供氧模式下，能同步获得90%以上的氨氧化率和总氮去除率，表现出良好的同步硝化和反硝化性能；PP膜组件中氮素转化功能菌群丰度高于PVDF膜组件，具备更优的氮素转化性能。结论 废水生物处理试验系统能较好地适应空气冷凝水的处理，为空间废水处理提供了新的技术途径。
面向空间微藻培养的中空纤维膜组件气体交换性能研究
刘通;毛瑞鑫;吴浩;张良长;刘力涛;王建霄;目的 面向空间微藻培养需求，探究基于中空纤维膜技术进行微藻培养的气体交换性能和影响规律。方法 开展不同供气流量、膜面积和液体流速等参数对中空纤维膜组件CO_2固定效率和固定速率的影响的研究，并通过拟合公式比较不同参数条件的气体交换性能。结果 供气流量和膜面积对组件气体交换性能有显著影响，随着供气流量的增加，CO_2固定速率呈现先上升后平稳的趋势，CO_2固定效率呈现持续下降的趋势；随着膜面积增加，CO_2固定速率和固定效率都显著上升；液体流速对组件气体交换性能无显著影响。CO_2固定速率在0.3 m~2膜面积、2.0 L/min供气流量时最高，为168.24 mg/（L·h）。结论 采用中空纤维膜技术能解决藻液与大气间进行气体交换所面临的两相流管理难题，实现较好的气体交换效果，可以为空间微藻光生物反应器气体交换组件的设计提供参考。
禁食低代谢状态下大鼠能量代谢底物变化规律的研究
隋修锟;吴峰;姜思羽;王海龙;张洪玉;杨超;郭雅秀;李莹辉;戴钟铨;目的 禁食低代谢调节技术在长期载人空间飞行和地外极端环境生存中具有巨大应用潜能，深入研究禁食低代谢状态下机体能量代谢转换及新稳态的形成将为制定有效的长期禁食应用模式提供理论依据和实验数据支撑。方法 30只Sprague-Dawley(SD)大鼠随机平均分为对照组和禁食组（禁食1 d、2 d、3 d、5 d），通过血液生化检测、荧光定量聚合酶链反应以及蛋白质印迹法等方法分析不同禁食时间内大鼠体重、血生化及糖脂代谢关键基因和蛋白的表达变化。结果 长期禁食显著降低大鼠体重、血糖和甘油三酯水平；提高血酮水平，酮体取代葡萄糖成为体内主要的能源物质；整体呈现出时序性和组织特异性变化。肝脏和肾脏糖异生分别在不同禁食时间发挥重要作用；随着禁食时间的延长，肝脏糖异生水平逐渐降低，血液中游离脂肪酸含量升高，脂肪合成相关基因表达水平下降，脂肪氧化分解作用增强，酮体生成关键基因HMGCS2表达水平升高。结论 长期禁食过程中，大鼠体内存在显著的糖-酮能量供应底物的转换，且在禁食2～5 d形成以酮体供能为主的能量代谢新稳态，机体通过组织特异性地调节糖脂代谢等途径中关键基因的表达来维持低代谢状态。
Yes相关蛋白参与调控微重力引发的成骨细胞初级纤毛解聚和成骨分化抑制
张亚楠;华君瑞;张天意;危文俊;王菊芳;何进鹏;目的 研究模拟微重力对原代成骨细胞成骨分化、初级纤毛状态、细胞骨架结构及Yes相关蛋白（YAP表达的影响。方法 将大鼠乳鼠颅骨原代成骨细胞培养于三维旋转随机定位仪系统以模拟微重力效应，通过茜素红染色法检测细胞矿化能力，通过免疫荧光法检测Arl13b/γ-Tubulin及α-Tubulin分别指征初级纤毛和细胞微管骨架，通过蛋白质免疫印迹检测YAP基因的蛋白表达。结果 原代成骨细胞经模拟微重力处理24 h后细胞成骨分化能力显著降低，具有初级纤毛的细胞比例从（58.44±3.65）%下降到（15.76±1.84）%，纤毛平均长度则由（3.19±0.51）μm降至（1.59±0.46）μm。同时，模拟微重力处理时，细胞骨架的重要组分微管发生崩解。并且，模拟微重力处理能够干扰YAP的表达，抑制YAP蛋白入核；同样，干扰YAP的表达也可以引起初级纤毛发生解聚，诱导成骨分化能力降低。结论 初级纤毛是成骨细胞感应微重力并调控成骨分化的关键细胞器，干扰YAP蛋白的表达和入核可能在微重力引起初级纤毛解聚过程中发挥重要作用。
黄精活性成分芹菜素对抗尾悬吊模拟失重诱发的大鼠抑郁行为研究
邓晓铌;张文娟;余宏;杨文辉;张浩;高硕;骞爱荣;目的 筛选黄精中的抗抑郁活性化合物，探讨其对模拟失重引起抑郁的防护作用及机制。方法 通过系统药理学筛选黄精中的潜在抗抑郁天然活性成分及其作用靶点。实验采用后肢尾悬吊大鼠模型，将24只健康雄性SD大鼠随机分为对照组（0.5%羧甲基纤维素钠灌胃）、HLU组（尾悬吊组）和HLU+治疗组（尾悬吊+活性化合物灌胃组），每组8只。尾悬吊28 d后，通过强迫游泳实验和悬尾实验评估大鼠的抑郁行为，采用H&E染色观察海马组织形态学变化，分析活性化合物靶点的基因本体（GO）、京都基因和基因组数据库（KEGG）的富集结果。结果 从黄精中筛选出38种活性化合物，其中芹菜素的口服利用度为23.06%，类药性为0.21。芹菜素在化合物–靶点网络中的度值和中介中心性较高，预测其可能是黄精中抗抑郁的关键成分。在强迫游泳和悬尾实验中，HLU组大鼠的不动时间与对照组相比显著增加，表明抑郁模型构建成功；而与HLU组相比，HLU+芹菜素组大鼠的不动时间显著减少。海马组织的H&E染色结果显示，HLU组的大鼠海马神经元细胞数目显著减少，出现较多神经元皱缩，神经纤维出现较多小空泡；而HLU+治疗组的大鼠海马神经元数量增加，细胞形态得到改善。靶点富集分析表明，芹菜素的靶点主要涉及细胞凋亡调控及癌症相关信号通路。结论 芹菜素能够显著改善尾悬吊模拟失重大鼠的抑郁行为，并对海马组织具有保护作用，可能为治疗航天失重导致的抑郁提供一种新的天然活性药物。
关于本刊伦理审查的相关要求
<正>根据《世界医学协会赫尔辛基宣言》和我国《涉及人的生物医学研究伦理审查办法》《中华人民共和国实验动物管理条例（修订草案征求意见稿）》的相关原则，对本刊所有来稿作以下要求：一、凡是涉及人的生物医学研究，都需要获得志愿者、患者或家属的知情同意，并通过伦理委员会审批及进行临床试验注册，并在文章中注明“本研究已通过XX单位伦理委员会审批（伦理审查批准文号：XXXXXX）”。二、凡是动物实验研究，必须符合我国实验动物管理和使用相关规定（需提供实验动物许可证号和合格证号），并经由所在单位或相关部门动物伦理委员会审批及进行临床试验注册（需提供动物实验伦理审批文号）。
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