Human PhysiologyHuman PhysiologyФизиология человека0131-16463034-6150The Russian Academy of Sciences66402310.31857/S0131164624020081EFKQGOArticlesСтатьиResearch ArticleOptical Apparatus of the Eye under Conditions of “Dry” ImmersionИсследование оптического аппарата глаза в условиях “сухой” иммерсииGrachevaM. A.ГрачеваМ. А.
Russian Federation
mg.iitp@gmail.comMankoO. M.МанькоО. М.
Russian Federation
mg.iitp@gmail.comInstitute of Biomedical Problems of the RASФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАНInstitute for Information Transmission Problems (Kharkevich Institute), RASИнститут проблем передачи информации имени А.А. Харкевича РАН240720245029410025022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0131-1646/article/view/664023

The studies of the astronauts’ vision show that after space flight various changes can occur in the visual system: flattening of the eyeball, optic disc edema, hyperopic refractive shift, and others. The mechanisms of those changes are being actively studied. Among model experiments simulating aggressive factors of space flight, experiments on modeling microgravity in conditions of “dry” immersion seem to be one of the most promising in terms of studying eye changes. The aim: to evaluate the prospects of using “dry” immersion as a model for studying intraocular changes in space flight conditions. The paper presents data on the evaluation of the eye condition of the test subjects after being in the immersion bath for 5 days (10 subjects) and 21 days (6 subjects). Refraction and dynamic accommodation were evaluated in all subjects using an autorefkeratometer Righton Speedy-i k-model with dynamic accommodation assessment function. The refraction data showed a trend toward a positive refractive shift of 0.11 diopters on average for 5 days of immersion (confidence interval (–0.06)–(+0.28)) and 0.29 diopters for 21 days of immersion (c.i. (–0.28)–(+0.86)); no statistical significance of the differences was confirmed, which may be due to the small number of subjects and the limited power of the statistical criterion. However, the trend requires further investigation. A significant individual variation was shown in the results of accommodation assessment. Preliminary data suggest that “dry” immersion may be a promising model for studying the effects of reduced gravity on the human visual system. Further studies are needed.

Данные исследований зрительного аппарата космонавтов показывают, что после космического полета (КП) в зрительной системе могут происходить различные изменения: уплощение глазного яблока, отек диска зрительного нерва, гиперметропический сдвиг рефракции и другие. Механизм их возникновения активно изучается. Среди модельных экспериментов, имитирующих агрессивные факторы КП, в плане изучения изменений глаза одними из наиболее перспективных кажутся эксперименты по моделированию микрогравитации в условиях “сухой” иммерсии. Цель исследования — оценить перспективность использования “сухой” иммерсии как модели для изучения внутриглазных изменений в условиях космического полета. В работе представлены данные по оценке состояния глаза испытателей после нахождения в иммерсионной ванне в течение 5 дней (10 испытуемых) и 21 дня (6 испытуемых). У всех испытуемых оценивали рефракцию и динамическую аккомодацию при помощи авторефкератометра с функцией аккомодографии Righton Speedy-i k-model. По данным рефракции показана тенденция к смещению рефракции в положительную сторону в среднем на 0.11 диоптрий для 5 дней иммерсии (доверительный интервал (–0.06)–(+0.28)) и на 0.29 диоптрий для 21 дня иммерсии (д.и. (–0.28)–(+0.86)); статистической достоверности различий подтверждено не было, что может быть связано с малым числом испытуемых и ограниченной мощностью статистического критерия, однако тенденция требует дополнительного изучения. По результатам оценки аккомодации был показан значительный индивидуальный разброс. Предварительные данные позволяют предположить, что “сухая” иммерсия может оказаться перспективной моделью для изучения влияния сниженной гравитации на зрительный аппарат. Для уточнения возможных эффектов требуются дополнительные исследования.

SANS“dry” immersioneye opticsastronauts visioneye refractioneye accommodationSANS-синдром“сухая” иммерсияоптика глазазрение космонавтоврефракция глазааккомодация глазаИМБП РАНIMBP RASFVFR-2024-0034 (1023022700092-0-3.1.4;3.1.9;5.1.1)Правительство РФGovernment of the Russian Federation1021061609839-4-1.2.1;1.6.23Mader T.H., Gibson C.R., Pass A.F. et al. Optic disc edema, globe flattening, choroidal folds, and hyperopic shifts observed in astronauts after long-duration space flight // Ophthalmology. 2011. V. 118. № 10. P. 2058.Lee A.G., Mader T.H., Gibson C.R. et al. Space flight-associated neuro-ocular syndrome (SANS) // Eye. 2018. V. 32. № 7. P. 1164.Lee A.G., Mader T.H., Gibson C.R. et al. Spaceflight associated neuro-ocular syndrome (SANS) and the neuro-ophthalmologic effects of microgravity: a review and an update // NPJ Microgravity. 2020. V. 6. P. 7.Wojcik P., Batliwala S., Rowsey T. et al. Spaceflight-Associated Neuro-ocular Syndrome (SANS): a review of proposed mechanisms and analogs // Expert Rev. Ophthalmol. 2020. V. 15. № 4. P. 249.Kramer L.A., Sargsyan A.E., Hasan K.M. et al. Orbital and intracranial effects of microgravity: findings at 3-T MR imaging // Radiology. 2012. V. 263. № 3. P. 819.Sater S.H., Natividad G.C., Seiner A.J. et al. MRI-based quantification of posterior ocular globe flattening during 60 days of strict 6° head-down tilt bed rest with and without daily centrifugation // J. Appl. Physiol. 2022. V. 133. № 6. P. 1349.[Akkomodatsiya: rukovodstvo dlya vrachei] (Accommodation: A guide for physicians). Ed. Katargina L.A. M.: “Aprel’”, 2012. 136 p.Аккомодация: руководство для врачей. Под ред. Катаргиной Л.А. М.: “Апрель”, 2012. 136 c.Laurie S.S., Macias B.R., Dunn J.T. et al. Optic disc edema after 30 days of strict head-down tilt bed rest // Ophthalmology. 2019. V. 126. № 3. P. 467.Laurie S.S., Lee S.M., Macias B.R. et al. Optic disc edema and choroidal engorgement in astronauts during spaceflight and individuals exposed to bed rest // JAMA Ophthalmol. 2020. V. 138. № 2. p. 165.Laurie S.S., Lee S.M., Macias B.R. et al. Optic disc edema and choroidal engorgement in astronauts during spaceflight and individuals exposed to bed rest // JAMA Ophthalmol. 2020. V. 138. № 2. P. 165.Laurie S.S., Greenwald S.H., Pardon G.L.P. et al. Optic disc edema and chorioretinal folds develop during strict 6° head‐down tilt bed rest with or without artificial gravity // Physiol. Rep. 2021. Т. 9. № 15. P. e14977.Hargens A.R., Vico L. Long-duration bed rest as an analog to microgravity // J. Appl. Physiol. 2016. V. 120. № 8. P. 891.Tomilovskaya E.S., Shigueva T.A., Sayenko D.G. et al. Dry immersion as a ground-based model of microgravity physiological effects // Front. Physiol. 2019. V. 10. P. 284.Shulzhenko E.B., Vil-Villiams I.F. [Possibility of long term water immersion performance by the method of “dry” immersion] // Kosm. Biol. Aviakosm. Med. 1976. V. 10. № 9. P. 82.Шульженко Е.Б., Виль-Вильямс И.Ф. Возможность проведения длительной водной иммерсии методом “сухого” погружения // Косм. биол. и авиакосм. мед. 1976. Т. 10. № 9. С. 82.Space Physiology and Medicine: From Evidence to Practice. Eds. Nicogossian A.E., Huntoon C.L., Polk J.D., Williams R.S., Doarn C.R., Schneider V.S. New York: Springer, 2016. 509 p.Tomilovskaya E.S., Rukavishnikov I.V., Amirova L.E. et al. [21-day dry immersion: design and primary results] // Aviakosm. Ekolog. Med. 2020. V. 54. № 4. P. 5.Томиловская Е.С., Рукавишников И.В., Амирова Л.Е. и др. 21-суточая “сухая” иммерсия: особенности проведения и основные итоги // Авиакосм. и эколог. мед. 2020. Т. 54. № 4. С. 5.Navasiolava N.M., Custaud M.A., Tomilovskaya E.S. et al. Long-term dry immersion: Review and prospects // Eur. J. Appl. Physiol. 2011. V. 111. № 7. P. 1235.Myagkov A.V., Parfenova N.P., Demina E.I. [Rukovodstvo po meditsinskoi optike. Chast’ 1. Osnovy optometrii] (Manual of medical optics. Part 1. Fundamentals of Optometry). M.: “Aprel’”, 2016. 205 p.Мягков А.В., Парфенова Н.П., Демина Е.И. Руководство по медицинской оптике. Часть 1. Основы оптометрии. М.: Апрель, 2016. 205 с.