يمكن لمهمة الفضاء أن تصنع العجائب لجدك - وإليك الطريقة

#YearInSpace

by نيت Szewczyk و تيم إثيريدج, المحادثة

ناسا لديها أرسلت رائد فضاء إلى محطة الفضاء الدولية ليبقى هناك لمدة عام. على الرغم من أن رواد الفضاء الروس قد حققوا هذا الإنجاز من قبل ، إلا أن المهمة تهدف إلى مساعدتنا على فهم أفضل لكيفية تكيف البشر مع بيئة رحلات الفضاء وتأثيرات الإجراءات المضادة مثل الأدوية والتمارين التي تساعدهم على التأقلم.

من المعروف جيدًا أن التعرض للجاذبية المنخفضة المرتبط برحلات الفضاء يتسبب في تدهور أنظمة الجسم المختلفة. تشمل الأعراض التي يبلغ عنها رواد الفضاء باستمرار عند عودتهم إلى الأرض فقدان كتلة العظام ، وتحولات السوائل نحو الرأس ، وأداء القلب دون المستوى المطلوب ، واختلال وظائف الجهاز المناعي.

لكن أحد أهم التغييرات التي نراها في رواد الفضاء وفي الواقع جميع الأنواع التي فحصناها في الفضاء هو فقدان حجم العضلات ووظيفتها. هذا مشابه لقدرة التمرين المنخفضة والضعف المتزايد الذي قد تتوقعه من شخص مقيد بشدة لفترة طويلة من الزمن.

كما تخطط وكالات الفضاء في العالم أطول وأكثر طموحًا، هذا يشكل تحديا كبيرا. رواد الفضاء يخسرون بقدر 40٪ من كتلة العضلات بعد 180 يومًا على متن محطة الفضاء الدولية. سيكون هذا كافيًا لإضعاف قدرتهم بشكل خطير على تنفيذ أنشطة المهمة خلال رحلة مدتها 18 شهرًا إلى المريخ ، على سبيل المثال.

ربما يكون الأمر الأكثر إثارة للقلق ، لأن العضلات تقوم بالعديد من عمليات التمثيل الغذائي مثل حرق الدهون ، فإن هذا المستوى من هزال العضلات يمكن أن يؤدي إلى أمراض التمثيل الغذائي مثل مرض السكري من النوع 2 وأمراض القلب والأوعية الدموية والسمنة. هذا هو التهديد الكبير لصحة رواد الفضاء والأداء البدني الذي تسعى ناسا لمنعه كجزء من الرحلة الاستكشافية القادمة لمدة عام واحد.

ما الذي يسبب فقدان العضلات؟

على الرغم من عقود من رحلات الفضاء المأهولة والبحوث ، لا تزال أسباب هزال العضلات غير واضحة على المستوى الجزيئي. هذا يرجع إلى حد كبير إلى القيود الفنية والمالية الكبيرة المرتبطة بإجراء التجارب العلمية في الفضاء. ومع ذلك ، فإن الدراسات التي بحثت في الكائنات الحية من الديدان الصغيرة إلى البشر قدمت اثنين من المرشحين المحتملين.

الأول هو حقيقة أنه في رحلات الفضاء ، تقل قوة الجاذبية على أجسامنا بشكل كبير. تمتلك عضلاتنا مستشعرات جزيئية تعمل في ظروف الأرض على تحويل الإجهاد الميكانيكي الناتج عندما نجهد أنفسنا إلى إشارات تجعل العضلات تنمو.

ومع ذلك ، أثناء الرحلات الفضائية ، يتم تقليل كمية وفعالية هذه المستشعرات بسبب الجاذبية الأضعف بكثير. وهذا بدوره يقلل من الإشارات الجزيئية التي تحافظ على صحة العضلات. يطرح هذا السؤال عما إذا كانت نظم التمارين المناسبة التي يستخدمها رواد الفضاء قد تجدد هذه المستشعرات لتعويض فقدان العضلات أثناء رحلات الفضاء.

العامل الثاني المحتمل هو أن رواد الفضاء كثيرًا ما يفشلون في تناول كميات كافية من الطعام لتلبية احتياجاتهم اليومية من الطاقة. قد يؤدي تقييد تناول السعرات الحرارية إلى إضعاف قدرة الخلايا العضلية على استخدام الأنسولين والاستجابة له ويؤدي في النهاية إلى الإصابة بمرض السكري من النوع 2.

هذا النقص من شأنه أن يقلل من نمو العضلات أو يزيد من هدر الإشارات ، مما يتسبب في انخفاض حجم ونوعية العضلات وزيادة مخاطر الإصابة أمراض الأوعية الدموية. نظرًا لأن مشكلة الأنسولين هذه تستجيب لكل من التغذية والتمارين الرياضية ، فإنها تشير مرة أخرى إلى أهمية البحث عن أفضل الطرق لاستخدامها لتعويض ذلك.

ما تهدف المهمة إلى تحقيقه

سوف تتناول ناسا سؤالين رئيسيين يتعلقان بصحة العضلات خلال المهمة التي تستغرق عامًا واحدًا. الأول هو ما إذا كان فقدان العضلات المعروف على متن المحطة الفضائية على مدى ستة أشهر يستمر في التدهور مع البقاء لفترة أطول في الفضاء: لا يوجد حتى الآن دليل على أن عضلات رواد الفضاء تتراجع على الإطلاق.

والثاني هو ما إذا كانت برامج التمرين الجديدة قادرة على منع تدهور العضلات أثناء الطيران. هذا ذو أهمية خاصة منذ حتى الآن ، أثبتت جميع الطرق المختبرة بما في ذلك الجري على آلة الجري والتجديف وركوب الدراجات وتمارين المقاومة البسيطة أنها غير فعالة في منع المشكلة.

ستقوم البعثة بتقييم فعالية نوعين مختلفين من التمارين: تدريب دورة العدو عالي الكثافة وجهاز تمرين المقاومة المتقدم المطور حديثًا - والذي يطلق عليه اسم آلة رفع الأثقال لرواد الفضاء.

هناك سبب وجيه لتوقع استجابة عضلية أفضل لهذه. تم تصميم جهاز تمارين المقاومة المتقدمة لتوفير حمل إضافي لمجموعات عضلية محددة ربما تكون ضرورية لـ "اعادة تفعيل"أجهزة الاستشعار الميكانيكية للعضلات في غياب قوة الجاذبية الأرضية.

ثبت أن تدريب دورة العدو السريع عالي الكثافة على الأرض أكثر فعالية من تمارين التحمل التقليدية لتحسين قدرة العضلات على الاستجابة للأنسولين. لذلك من المحتمل أن يوفر هذا شدة التحفيز المطلوب لمواجهة مقاومة الأنسولين الناتجة عن رحلات الفضاء.

ماذا يعني هذا للحياة على الأرض

إلى جانب المتحمسين لبعثة المريخ ، قد يتساءل الكثيرون عن سبب اهتمامهم بأي من هذا. تم طرح العديد من الحجج القوية والصحيحة لتبرير الإنفاق العام الكبير الذي ينطوي عليه هذا البحث.

وتشمل هذه الفكرة أن بقاء الجنس البشري يتركز في النهاية على قدرتنا على العيش في أجسام كوكبية أخرى. هذه الإمكانية "العائد على الاستثمار"هو ترتيب من حيث الحجم أكبر من قيمة أي مشروع استكشافي بدأه جنسنا البشري ، حسب الحجة.

ومع ذلك ، قد تظهر فوائد أكثر فورية. تتشابه مشاكل العضلات من الرحلات الفضائية إلى حد كبير مع تلك التي تسببها العديد من الظروف على الأرض ، بما في ذلك فترات الراحة الطويلة في الفراش ، وضمور العضلات ، وأمراض القلب والأوعية الدموية ، ومرض السكري من النوع 2.

على وجه الخصوص ، تُظهر عملية التقادم أيضًا تشابهًا مذهلاً مع التغييرات التي تحدث في الفضاء ، وإن كان ذلك على مدى فترة زمنية أطول. عديدة وقد اقترح أن رحلات الفضاء تشبه نسخة متسارعة من الشيخوخة.

باختصار ، توفر الضغوط الفريدة التي يفرضها العيش في الفضاء فرصة لدراسة وفهم وتطوير الإجراءات المضادة لبعض أبرز التحديات الصحية التي يواجهها الجنس البشري. لذلك لا ينبغي أن يكون السؤال "لماذا نستمر في استكشاف الفضاء"، لكن بالأحرى "لماذا لا نفعل؟"

تم نشر هذه المقالة في الأصل المحادثة. إقرأ ال المقال الأصلي.