Hvorfor kommer noen astronauter tilbake fra den internasjonale romstasjonen som trenger briller? Øyeproblemer er et av de største problemene som har dukket opp i løpet av de siste tre til fire årene av romstasjonsvitenskap, og berører 20% av astronauter. Og astronautkontoret tar dette problemet veldig alvorlig, påpekte Scott Smith, som leder Nutritional Biochemistry Lab ved Johnson Space Center.
Det er et eksempel på hvordan lengre opphold på flukt kan endre helsen din. Til tross for NASAs beste innsats, svekkes bein og muskler og måneder med rehabilitering trengs etter at astronauter har brukt et halvt år på romstasjonen. Men de siste årene har det vært fremskritt med å forstå hva mikrogravitet gjør med menneskekroppen - og hvordan fikse det.
Ta for eksempel synsproblemet. Legene trodde at økt væskeskifte i hodet øker trykket på synsnerven, et sted bak i øyet som påvirker synet. Det er noen få ting som kan påvirke det:
- Trening. Astronauter får beskjed om å tildele 2,5 timer til trening på den internasjonale romstasjonen hver dag, noe som tilsvarer omtrent 1,5 times aktivitet etter at oppsett og overganger er redegjort for. Vektløfting komprimerer muskler og kan tvinge mer blod inn i hodet. NASA installerte en avansert motstandsdyktig treningsenhet på romstasjonen som er kraftigere enn forgjengeren, men kanskje dette også forårsaker synsproblemet, sa Smith. "Det er ironisk at treningsapparatet vi er glade for å jobbe muskler og bein, kan skade øynene."
- CO2-nivåer. Denne gassen (som naturlig oppstår når mennesker puster ut) er "relativt høy" på romstasjonen fordi den tar mer strøm og mer forsyninger for å holde atmosfæren renere, sa Smith. "Økt eksponering for karbondioksid vil øke blodstrømmen til hodet," sa han. Hvis dette viser seg å være årsaken, la han til, er NASA forberedt på å gjøre endringer for å redusere CO2-nivået på stasjonen.
- Problemer med folat (vitamin B).Ut av de mange blod- og urindataene som ble samlet inn siden NASA begynte å se på dette problemet, hadde de sett på en biokjemisk (næringsstoff) bane i kroppen som flytter karbonenheter fra en forbindelse til en annen. Dette er viktig for å syntetisere DNA og lage aminosyrer, og involverer flere vitaminer og næringsstoffer. Etter at forskere begynte å merke forandringer i folat (en form for vitamin B), sonderte de videre og fant en interessant ting angående homocystein, en type aminosyre i hjertet av denne ene karbonveien. Det viser seg at astronautene med synsproblemer etter at flyturen hadde høyere (men ikke unormale) nivåer av homocystein i blodet før flyturen, som publisert her.
"Det spekulerer, men vi tror at genetiske forskjeller i denne traseen på en eller annen måte kan endre responsen din på ting som påvirker blodstrømmen inn i hodet," sa Smith.
Etter å ha funnet disse vesentlig "omstendelige" bevisene på en genetisk disposisjon for synsproblemer, foreslo de et eksperiment for å se på gener assosiert med en karbonmetabolisme. "For å gi deg en ide om viktigheten av dette problemet, dro vi til hvert besetningsmedlem som er fløyet til romstasjonen, eller vil fly til romstasjonen. Vi spurte om de ville gi oss en blodprøve og se på genene deres for ett karbon-meytabolisme, ”sa han. "Vi henvendte oss til 72 astronauter for å gjøre det, og 70 av dem ga oss blod, noe som er uhørt."
Mens NASA prøver å spikre hva som skjer med astronautvisjonen, har byrået gjort store fremskritt i å bevare bentettheten under flyreiser - for første gang på 50 år med romfart, la Smith til.
Vi nevnte den avanserte Resistive Exercise Device, et vektløftingsapparat som er installert og første gang ble brukt under Expedition 18 i 2008 og som har vært i bruk på romstasjonen siden den gang. Det er en stor forbedring i forhold til den forrige midlertidige Resistive Exercise Device (iRED), som ikke ga tilstrekkelig motstand, slik at noen astronauter kunne "maks ut" på enheten og ikke kunne øke vektløftingsbelastningen ytterligere etter noen uker eller måneder med bruk.
"Vi fløy iRED på stasjon, og bentapet på stasjonen så ut som det gjorde på Mir, det vil si uten resistive treningsapparater tilgjengelig," sa Smith. Men det endret seg drastisk med ARED, som har dobbelt så mye lasteevne. Mannskapene spiste bedre, opprettholdt kroppsvekten og hadde bedre nivåer av D-vitamin sammenlignet med de som gikk før. Mest påfallende opprettholdt de bentettheten på forhåndslysnivåer, som dette papiret viser.
Selv om vi tenker på bein som å være sementlignende og uforanderlig (i hvert fall til du bryter et!), Er det faktisk et organ som alltid brytes ned og reformerer. Når sammenbruddet akselererer, for eksempel når du ikke legger vekt på det i bane, mister du bentettheten og har større risiko for brudd.
Hvorfor er ukjent, bortsett fra å si at beinet ser ut til å stole på en slags "signalering" som indikerer at belastninger eller vekter blir lagt på det. Motsatt, hvis du skal legge mer vekt på beinene dine - kanskje bære en ryggsekk med vekter på den, vil skjelettet gradvis bli større for å få plass til den ekstra vekten.
Selv om det er spennende at ARED opprettholder bentettheten, er spørsmålet om kroppen kan opprettholde to prosesser som skjer raskere enn før flyturen: nedbryting og oppbygging av bein. Mer studie vil være nødvendig, sa Smith, for å finne ut om dette påvirker styrken på beinet, som til slutt er viktigere enn bare mineraltetthet. Ernæring og trening kan også optimaliseres for ytterligere å gi bedre beinbeskyttelse.
Det er noe av det forskerne er glade for å studere med det kommende ettårige oppdraget til den internasjonale romstasjonen, når Scott Kelly (NASA) og Mikhail Kornienko (Roscosmos) vil være en av et lite antall mennesker som skal gjøre ett påfølgende kalenderår i verdensrommet. Benet "ombygging" nivåer ikke ut etter seks måneder, men kanskje vil det komme nærmere et år.
Smith påpekte kvaliteten på helsedataene har også blitt bedre siden Mir-oppdragene med lang varighet tidlig på midten av midten av 1990-tallet. Spesifikke markører for nedbryting og dannelse av bein ble nettopp oppdaget og implementert i løpet av den tiden, mens de i dag ofte brukes i medisin. Mellom det, og det faktum at NASAs Mir-data kommer fra oppdrag med kortere varighet, sa Smith at han virkelig ser frem til å se hva året i verdensrommet vil fortelle forskere.
Dette avslutter en tredelt serie om astronauthelse. For to dager siden: Hvorfor humanvitenskap er så vanskelig å gjøre i verdensrommet. I går: Hvordan får vi øvelser til å fungere i Zero G?
