《GeoHealth》：Aurora-Associated Geomagnetic Activity and Health: A Review With Focus on Neurological Implications
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地磁活动（Geomagnetic Activity, GMA），尤其是极光发生期间的扰动，因潜在的健康效应已成为研究热点。既往研究表明，地磁场波动可对多种生理及心理结局产生影响。本文旨在系统综述GMA对神经系统健康的影响，重点关注拟接受神经外科手术或神经/精神
地磁活动（Geomagnetic Activity, GMA），尤其是极光发生期间的扰动，因潜在的健康效应已成为研究热点。既往研究表明，地磁场波动可对多种生理及心理结局产生影响。本文旨在系统综述GMA对神经系统健康的影响，重点关注拟接受神经外科手术或神经/精神科评估患者的相关风险。研究人员通过检索PubMed与Google Scholar数据库开展全面文献综述，重点评估地磁扰动（Geomagnetic Disturbances, GMDs）与多类健康结局的潜在关联，尤其聚焦神经外科、神经及神经精神领域的临床场景。已报道的关联包括：癫痫患者发作频率升高、睡眠障碍影响术后恢复、认知功能损害干扰知情同意流程，以及地磁暴期间应激与焦虑水平升高给手术期患者管理带来挑战。本综述强调，此类扰动可能导致显著术后并发症，尤其在老年人群中，需强化监测并制定个体化照护策略。明确GMA对健康的多元效应对于优化患者结局至关重要，尤其在外科干预场景中。本研究指出，亟需进一步研究阐明GMA触发的分子机制，并建立基于循证的相关指南，在神经/神经精神评估、手术规划及术后照护中纳入地磁条件考量，重点关注脆弱人群。提升神经外科医师、精神科医师、神经科医师及医疗提供者的认知水平，对于减轻GMA对患者健康的潜在不良影响、优化康复进程具有重要意义。
1 引言
极光是由太阳风与地球磁层相互作用产生的自然发光现象，多见于极区附近，其伴随的地磁扰动（GMDs）因对神经、心血管、内分泌、免疫及胃肠等多系统的潜在健康影响正受到日益广泛的科学关注。2024年，极光在远离极区的欧洲、北美甚至南半球部分地区（如新西兰、南非）频繁可见，美国国家航空航天局（NASA）指出该年度极光强度为过去500年之最。除可能干扰卫星、GPS、无线电通信及电网等技术系统外，此类风暴也使非极区人群暴露于更高水平的地磁活动（GMA）。当前“极光关联地磁活动”特指与高层大气带电粒子沉降、产生可见极光发射相关的扰动，而“地磁活动”广义涵盖地球磁场的所有波动，无论是否伴随光学现象。极光本质上是GMDs的视觉伴随表现，而非独立生物暴露源，因此本文讨论的生理效应均归因于GMDs及其相关电磁场变化，极光仅作为GMA增强的可观测指标。GMDs的健康影响可累及多个系统：流行病学证据显示其与心律失常、缺血性心脏病及卒中风险升高相关；可调节褪黑素与皮质醇分泌，干扰昼夜节律与应激反应，进而影响免疫功能并加重炎症性及自身免疫性疾病；还可通过自主神经系统（Autonomic Nervous System, ANS）改变胃肠动力与通透性，诱发恶心、消化异常等症状。尽管GMDs的多系统效应已有较多探索，其对神经精神系统的影响仍研究不足，尤其缺乏对脑电活动敏感性、情绪障碍、认知功能障碍及神经退行性疾病风险的深入解析，这一空白在高龄、精神疾病及神经退行性疾病人群中尤为值得关注。随着极光低纬可见频次增加，普通人群GMDs暴露水平上升，系统评估其神经健康影响具有重要公共卫生意义。
2 材料与方法
研究人员采用叙述性综述方法，系统检索PubMed、Google Scholar及Web of Science数据库中1990至2025年的同行评审文献，检索词包括“地磁扰动”“极光”“健康影响”“太阳风暴”等。鉴于现有研究设计异质性高且样本量有限，未采用系统评价/Meta分析流程，而是优先纳入队列研究、系统评价及原创研究，重点筛选与神经及神经精神健康相关的发现。数据采用定性合成方法，由作者共同讨论形成综合结论。对于纳入表1与表2的研究，采用GRADE体系评估证据质量：“强证据”源于多项设计良好的随机对照试验、Meta分析或大样本队列，结果一致、偏倚风险低且具有直接适用性；“中等证据”存在一定局限性（如偏倚风险、不一致性、间接性、不精确性或发表偏倚），真实效应可能与估计值接近，但未来研究可能改变结论。
3 地磁活动的综合健康影响
GMA（尤其太阳风暴期间）与多系统不良健康结局相关。心血管系统中，大量证据表明GMDs与急性心肌梗死入院率升高、舒张压上升相关，高危人群（如既有心脏病患者）风险尤为突出，其机制主要与自主神经功能介导的心率变异性（Heart Rate Variability, HRV）下降有关，可导致心律失常、血压升高及心血管事件风险增加；此外，强GMA暴露可通过NF-κB/TLR4通路诱导氧化应激与炎症反应，而弱GMA在特定动物模型中反而显示出心肌保护作用。内分泌系统中，高GMA可抑制松果体褪黑素合成，降低其昼夜节律调节与神经保护功能，与睡眠障碍、氧化应激及抑郁焦虑风险升高相关；同时可升高皮质醇水平，增强应激反应并削弱免疫功能，还可能通过下丘脑-垂体轴改变催乳素、睾酮、雌二醇等多种激素分泌。免疫系统方面，GMDs可上调细胞间黏附分子-1（sICAM-1）、血管细胞黏附分子-1（sVCAM-1）等炎症标志物，加剧慢性炎症性疾病（如类风湿关节炎、哮喘）并降低机体抗感染能力。胃肠系统中，GMDs通过自主神经调节紊乱导致胃肠动力异常、菌群失衡及消化功能紊乱，表现为恶心、排便习惯改变及肠易激综合征加重，老年及自主神经功能障碍人群症状更为显著。
3.5 对神经系统健康的影响
GMDs对多系统的广泛影响中，神经系统效应最受关注。大脑对外部电磁变化高度敏感，GMDs可干扰神经元电活动、突触传递及脑节律，进而引发认知功能波动、情绪稳定性下降及神经退行性疾病进展加速，高龄人群脆弱性最高。褪黑素下调与睡眠障碍是重要中介环节：GMA可通过一氧化氮途径抑制松果体褪黑素合成，不仅破坏睡眠调节，还削弱其抗氧化与抗炎的神经保护作用，动物实验显示高GMA暴露可降低慢性应激模型大鼠的褪黑素水平及合成通路相关受体表达，加重抑郁样行为，而弱/中度GMA则表现出相反效应；阿尔茨海默病等神经退行性疾病患者可能因褪黑素缺乏加速认知衰退。自主神经系统紊乱同样关键：GMDs可降低HRV，反映交感-副交感神经平衡失调，与应激、焦虑水平升高直接相关，长期HRV下降还可促进认知功能减退。氧化应激与神经炎症是另一核心机制：GMA可系统性升高活性氧水平，诱导脑内炎症反应，加速脑衰老进程并参与阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化及肌萎缩侧索硬化的发病机制，同时慢性脑炎症也与抑郁等情绪障碍密切相关。神经元兴奋性改变则与癫痫发作相关：强太阳风暴期间癫痫患者发作频率显著升高，实验研究显示特定模式的弱磁场可调节颞叶边缘系统电活动，改变癫痫阈值，偏头痛患者也在高GMA时段报告头痛发作增加。上述效应并非仅发生于可见极光期间，即使无肉眼可见极光的亚极光区地磁场波动，也可能沿连续谱影响神经元兴奋性、昼夜节律与自主神经平衡，差异主要体现在效应强度而非根本机制。
4 脆弱人群、老年人群与神经精神结局
高龄、既有精神或神经退行性疾病、自主神经功能障碍人群对GMDs的健康效应尤为敏感。老年人群因褪黑素分泌减少、氧化应激水平升高及自主神经功能退化，更易出现认知加速衰退及抑郁焦虑加重；俄罗斯与东欧地区研究数据显示，地磁暴期间老年人群住院率与死亡率显著升高，尤其与心律失常、心肌梗死等心血管事件相关。癫痫与偏头痛患者在高GMA时段发作频率与严重程度均可上升，需加强监测与干预调整。既有精神障碍（如焦虑症、双相情感障碍）患者症状也可能在地磁活动活跃期恶化，临床评估时应将GMA作为潜在影响因素纳入考量。
5 极光关联地磁活动对神经外科的影响
2024年极光广泛出现于传统极区以外的全球多地，其健康影响在神经外科等精密医疗领域引发关注。现有证据显示GMA可通过生理、心理及认知多途径影响神经外科患者：术前可能因认知波动干扰知情同意有效性，术中可因焦虑应激升高影响血流动力学稳定，术后则可能通过睡眠障碍、疼痛感知异常及康复进程延缓增加并发症风险，亟需针对性研究与临床应对方案。
6 系统层面影响
6.1 对患者生理层面的影响
高GMA可升高癫痫患者发作频率，需在极光活动期强化监测并调整手术规划；通过抑制褪黑素分泌扰乱昼夜节律，而睡眠障碍会显著延长神经外科手术患者住院时间、升高并发症风险，对脑功能术后修复尤为不利；同时可升高患者焦虑水平，加剧围术期应激反应，影响整体预后。
6.2 认知与行为改变
GMDs可暂时损害认知功能，干扰患者手术决策能力与医护人员临床判断；还与情绪障碍（如抑郁、易激惹）发生率升高相关，可能增加术后精神并发症风险，既往研究已观察到地磁活跃期精神科入院率上升，神经外科患者亦不例外。
6.3 手术操作与技术
高级神经外科手术依赖磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）等影像导航技术，GMA导致的磁场强度波动理论上可能影响成像精度，虽直接临床证据有限，但仍需警惕其对手术规划的潜在干扰；脑电图（Electroencephalography, EEG）监测是术中脑功能评估的核心手段，地磁暴期间的环境电磁噪声可污染EEG信号，增加误判与不当干预风险。
6.4 术后监护与康复
术后监护需特别关注GMA时段的血压波动、疼痛感知增强等并发症，提升医护警惕性；认知与情绪受GMA影响也可能延缓康复进程，需制定适配的个体化康复方案。
6.5 手术排期的启示
历史数据提示GMA水平与患者结局存在关联，择期神经外科手术宜避开地磁活动高峰时段，以降低风险并优化恢复效果。
7 未来研究与公共卫生启示
鉴于极光可见范围扩大与GMDs暴露增加，未来研究应聚焦GMA对神经系统的长期效应，尤其针对高龄与基础病人群开展多中心大样本队列研究，明确重复暴露对认知、情绪及神经退行性疾病的累积影响；重点解析GMA调控神经元兴奋性、褪黑素合成及术后恢复的生物学与分子机制，识别可用于临床监测的生物标志物；同时应在神经外科乃至所有重大手术的结局研究中纳入GMA变量，通过纵向队列或干预性试验验证排期优化、监测强化等措施的有效性。公共卫生层面需结合11年太阳活动周期，在地磁活跃期对脆弱人群开展健康宣教与预防性监测，提升医护人员对GMA健康风险的认知与应对能力。
8 当前研究的局限性
现有证据多来自观察性、动物及实验室研究，无法确立因果关系；研究样本量偏小、设计异质性强、环境变量控制不足，难以排除混杂因素干扰；个体对GMDs的易感性差异机制尚未明确，遗传与生理层面的调控因素有待探索；GMA影响神经元兴奋性、激素调节的具体分子通路仍不清楚，转化医学研究存在明显缺口。
9 结论
GMDs可对心血管、内分泌、免疫、胃肠等多系统产生广泛健康影响，但其对神经与神经精神系统的效应仍是研究薄弱点。现有证据提示GMA可诱发睡眠障碍、认知衰退、神经退行性疾病进展及情绪障碍，随着极光低纬可见频次增加，人群暴露水平持续上升，亟需深化相关研究并阐明其分子机制，为临床实践与公共卫生防控提供依据。
