摘要： 航天初期发生的空间运动病与人的前庭功能有关，航天产生的微重力主要影响耳石感受器，因此对耳石功能的检测有重要意义。在耳石功能检测的多种方法中，眼球反转检测是较为单纯反映耳石功能的一项生理指标，它提供了一种可以较为有效地预测空间运动病易感性的手段，且在空间运动病机理研究以及航天飞行后前庭功能的重适应研究上有很好的应用前景，同时对临床上前庭功能障碍的诊断可提供重要参考。

中图分类号：R852.33文献标识码：A文章编号：1002-0837(1999)03-0231-04

Ocular Counterrolling as an Indicator of Vestibular Otolith Function.

WANG Lin-jie.

Insititute of Space Medico-Engineering.Beijing 100094,China

Space Medicine & Medical Engineering,1999，12(3):231～234

Abstract：Space Motion Sickness (SMS) occurred in the first few days of space flight correlated with the vestibular function.As the main influence of weightlessness in space focused on the otolith receptors.The test of otolith function is of great importance.Although there are a lot of methods to test otolith function,at present ocular counterrolling is the only relative pure indicator of otolith function.It provide a valid method for predicting SMS susceptibility,it has great application prospect in the research of the SMS mechanism and the readaptability of vestibular function after space flight,it also provides great reference in the clinical diagnosis of vestibular problems.

Key words：ocular counterroll;motion sickness;otolith function

在载人航天初期，航天员常发生空间运动病，影响航天员的工作与生活。空间运动病与前庭功能有关，目前对前庭功能的研究偏重于对前庭半规管功能的检测，对前庭耳石功能的检查手段还很不成熟。因此，建立检测耳石功能的方法，对耳石功能的评价，对空间运动病的预测、航天员的选拔与训练有重要意义，同时对临床上眩晕、前庭功能障碍的诊断也有重要价值。

耳石器的基础生理及其功能测试

近70年来，科学家们一直在探索耳石功能。1925年Kompanejetz在对聋哑病人进行检查时发现，对冷热刺激和旋转刺激不敏感或无响应的病人，当头部以鼻－枕一轴旋转时，也可观察到眼球反射性的朝相反方向的运动，即眼球反转。以此，他推论眼球反转（Ocular Counterroll，OCR）是由耳石器官调节而不是由半规管调节的^［1］。

耳石器官感受重力与直线加速度。耳石器官的椭圆囊感受侧向及前后方向的平动；球囊感受重力惯性力作用。目前，眼球反转是反应耳石功能的相对单纯 的生理指标。眼球反转可由作用在半规管上的角加速度或影响耳石感受器的直线加速度诱发，视刺激也可诱发眼球扭转。由线性加速度诱发眼球反转，椭圆囊是主要或唯一的感受器。

耳石系统不如半规管那么容易检测^［2］。耳石功能测量的困难主要是：第一，明显反映耳石功能的眼球反转非常难以测量；第二，眼球反转的检查有动态和静态刺激两种。早期的眼球反转研究集中在静态倾斜情况下，且结果不一。在眼球反转测试广泛应用之前，需解决以下问题（1）眼球反转测试反映前庭损伤的结果可以重建；（2）眼球反转的可靠性有保证，且结果分析自动化。

目前眼球反转的测量方法有两类^［3］。一类为主观方法，包括后影像方法、描盲区方法、马多克斯杆测试、散光轴法、旋转融合幅度法等；另一类为客观方法，包括直接观察法、接触透镜法、照相法等等。随着科学技术的发展，眼球反转的测量又出现了许多新的方法，有采用开睑器和检眼镜的间接测试法、巩膜搜索环法及电视眼震记录器记录等等，后两种方法可达到实时测量^［4，5］。

眼球反转的测量与空间运动病

在空间运动病方面，对眼球反转的研究主要依据于1978年Von Baumgarten及Thumler提出的有关空间运动病前庭耳石功能不对称假说^［6］，此假说认为有一些 人两侧重力感受器系统有先天的解剖和生理差异，这些轻微的不对称，由于长期生活在1 G环境中代偿得很好，但当这些人处于新的重力环境，如航天中的微重力环境，则先前获得的代偿平衡 被破坏。耳石不对称假说认为这种代偿破坏可能是引起不稳定眼球扭转的一个因素，眼球扭转是由耳石器官控制的反射，如果此假说成立，则对不稳定眼球扭转的研究，可反映耳石功能，根据部分科学家的研究结果，耳石功能不对称确实与空间运动病易感性相关，专家们还认为运动病产生是受多因素影响的。

关于航天飞行后眼球反转的客观资料很少，主要是眼球反转的测试很困难。在两次“双子星座”飞行过程中头倾斜25°及50°，飞行前与飞行后眼球反转之间没有差别，但Vogel和Lackner^［7］在空间实验室—1的前庭实验中对飞行前和飞行后检测了右眼的反转。结果为1人在飞行前后没有变化，3人暴露失重环境后，OCR幅值出现明显的降低。这验证了Graybiel的理论，即前庭的空间适应和返回地面后的再适应中耳石感受信息发生改变。他们 还观察到身体向左倾斜和向右倾斜OCR幅值的不对称，2名被试者在飞行前已观察到这种不对称，身体向左倾斜时OCR的幅值高；但3名被试者在飞行后出现右不对称即身体向右倾斜时OCR幅值高。这种同一刺激飞行前后的变化表明了耳石信号定义的重排。1983年Kornilora观 察 到长期飞行（30～211 d）的12名航天员中只有1名飞行后发现耳石不对称，并发生了严重的运动病。 他们对此的解释就是先天的耳石不平衡,已被中枢神经系统适应,因此而不显现，进入失重或失重后的再适应,这种中枢-神经的重适应开始重排,在这一时期可检查到耳石的不对称,而且可以进行定量研究。

失重飞机抛物线飞行是地面模拟失重的最佳手段，失重飞行产生的新的重力环境对研究耳石功能不对称假说、测量眼球反转是很重要的。Wetzig等^［8］采用CCD摄录了抛物线飞行中的眼球扭转。5名被试者，年龄27～38岁，2名女性，3名男性，被试者取盘腿位坐于特殊的反转装置中，带头盔，在每次抛物线飞行中头顺时针滚转30°或逆时针滚转30°，采用录像系统记录了眼球影像。结果发现根据头和颈部位置,在低G值时,OCR范围为0.9～6.9°，高G值时为1～7.2°。在2名被试者中，颈部感受器诱发0.2°～2.1°的OCR。

Cheng等^［9］采用电磁结膜搜索环技术测量了抛物线飞行中正常人的眼球扭转。他们检查了6名被试者，记录了抛物线飞行中1 G重力、微重力及超重力情况下静态（头部静止）和动态（头部滚转摆动）的眼球扭转。结果发现：静态测试时，微重力和超重力情况下眼球扭转的方向和幅度个体差异很大，但头部静止的全过程中，包括头部直立位置时，眼球扭转的幅度在微重力段和超重力段有显著差异。在正常重力下，眼球反转代偿大约16%的静态头部滚转，动态情况下反转代偿更多，代偿大约36%的0.55 Hz的头部滚转。随着头部滚转频率增加,从0.33 Hz到0.55 Hz,眼球反转的幅度增大,但相位关系没有改变，动态反转的幅度在超重段并没有显著降低,这表明在地面上滚转时眼球反转这一反射可能由半规管控制。

Lackner等^［10］利用失重抛物线飞行，为证实耳石不对称假说，将个体眼球反转测量值与其运动病易感性进行了对比，他们认为外周耳石功能的不对称可表现在眼球扭转上，因为左侧耳石控制逆时针扭转，而右侧耳石控制顺时针扭转，每侧迷路都对相反方向的反转有着最强的影响。眼球反转是一个相对“原始”的反射，他们猜测外周耳石不对称引起的反转不对称可能不在中枢校正范围。他们采用了71名健康被试者，记录了抛物线飞行中被试者向左或右倾斜25°、50°时的眼球反转，结果支持耳石不对称假说，即耳石功能的不对称影响非地面条件下的运动病易感性，尤其身体左右倾斜时，眼球反转度差异大的个体，当暴露在惯性力载荷不断变化的环境中时，空间运动病易感性增强。他们也认为眼球反转不对称与运动病易感性的关系，虽然在统计学意义上具有显著性，但并不意味没有易感性预测的失误，他们发现I类被试者（运动病较轻 的）几乎都对向右身体倾斜有较大的反转角，这对运动病易感性的预测及确定与运动病易感性的脑半球优势有极大启示，即产生眼球扭转左侧耳石有较高“效率”时，对Gz的变化不敏感。虽然在一些个体中，耳石不对称引起空间运动病，但耳石不对称不是唯一的也不是最关键的因素，其它一些诸如视觉因素、本体感觉因素、头部运动以及眼动等等也都是很重要的。事实上，有些研 究发现重返太空短时间或一段时间，宇航员确实存在不对称的眼球扭转，基于不对称理论，可以推论运动病重新被诱发了，但有些结果却正相反，重返太空后，对一些前庭刺激如科里奥利加速度刺激，运动病易感性降低，这些都证明目前还没有某一种假说或机制可解释空间运动病复杂多样化的各个方面。

Diamond等^［2］采用失重飞机抛物线检验椭圆囊先天不对称假说。被试者为4名健康男性，都曾参加过失重飞行，被评价为可抗运动病。采用地面动态和静态OCR结果，同时在抛物线飞行记录每名被试者20个抛物线的OCR，其中被试者处于直立位8个抛物线