美國宇航局宇航員弗蘭克·盧比奧正在維護(hù)空間站的跑步機(jī)

在微重力下，沒有地球重力的持續(xù)負(fù)荷，構(gòu)成骨骼的組織會自我重塑。骨細(xì)胞會重新調(diào)整它們的行為——生成新骨的細(xì)胞會減慢速度，而分解舊的或受損的骨組織的細(xì)胞會保持正常的速度，這樣分解的速度就會超過生長的速度，從而產(chǎn)生更脆弱的骨骼。

如果宇航員不采取預(yù)防措施來應(yīng)對這種損失，那么在太空中每呆一個月，他們的骨骼密度就會減少大約1%。肌肉，通常通過簡單地在地球上移動而激活，也因?yàn)椴辉傩枰ぷ鞫鴾p弱。這種骨骼和肌肉的流失被稱為萎縮。

萎縮對宇航員的健康有嚴(yán)重影響。在地球上，肌肉和骨質(zhì)流失或萎縮也會發(fā)生在正常的衰老、久坐不動的生活方式和疾病中。這可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題，由于跌倒，骨質(zhì)疏松癥，或許多其他醫(yī)療問題。

雖然研究人員了解了萎縮的廣泛原因，但他們繼續(xù)研究微重力誘導(dǎo)的肌肉和骨骼萎縮的基本機(jī)制和影響因素。許多研究集中在確定飲食、運(yùn)動和藥物的正確組合，以保持宇航員在執(zhí)行任務(wù)期間以及他們返回地球或踏上月球或火星時的健康。

運(yùn)動和力

空間站上的每名宇航員都使用類似地球的鍛煉方案來鍛煉肌肉、骨骼和其他組成肌肉骨骼系統(tǒng)的結(jié)締組織。船員們平均每天鍛煉兩個小時。

宇航員在太空中騎固定自行車和在跑步機(jī)上跑步已經(jīng)有幾十年了?？臻g站上的首批任務(wù)之一是使用TVIS，這是一種帶安全帶的跑步機(jī)，可以將使用者綁在機(jī)器上，并增加一些類似重力的力量。目前一種名為ARED的設(shè)備可以讓宇航員在微重力下模擬舉重。

不幸的是，這些機(jī)器太大了，無法攜帶到航天器上進(jìn)行長時間的太空飛行，因?yàn)榭臻g非常寶貴。因此，科學(xué)家們很好奇：使用最少或不使用設(shè)備的鍛煉是否可以在占用更少空間的情況下提供足夠的身體活動?

有一項(xiàng)研究旨在找出答案。在Zero T2實(shí)驗(yàn)中，一些宇航員不使用跑步機(jī)，而是簡單地進(jìn)行有氧和阻力訓(xùn)練。研究人員計劃將他們的肌肉表現(xiàn)和恢復(fù)情況與使用跑步機(jī)的機(jī)組人員進(jìn)行比較。

無論是在地球上還是在空間站上，鍛煉的動機(jī)都是一個主要障礙。每天兩個小時或更長時間的鍛煉是一大塊時間。VR運(yùn)動的重點(diǎn)是開發(fā)一個虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，宇航員可以在空間站的運(yùn)動自行車上踩著它。這不僅僅是一種不同的視角，創(chuàng)造一種身臨其境的體驗(yàn)可以幫助宇航員享受鍛煉的時間。

除了測試運(yùn)動方案本身，研究人員還想了解身體在微重力下是如何鍛煉的。全身運(yùn)動影響整個肌肉骨骼系統(tǒng)。ARED運(yùn)動學(xué)分析了在微重力下運(yùn)動時肌肉拉傷、骨骼應(yīng)力和其他內(nèi)部因素對身體的影響。

在太空鍛煉中測量身體可以幫助科學(xué)家了解宇航員在長時間太空飛行任務(wù)中需要如何適應(yīng)微重力運(yùn)動，以保持和優(yōu)化他們的健康。研究人員發(fā)現(xiàn)，飛行前的運(yùn)動訓(xùn)練可以提高在空間站的表現(xiàn)，就像賽季前的訓(xùn)練可以幫助運(yùn)動員在之后的比賽中表現(xiàn)一樣。這項(xiàng)研究的目的是確定最佳的鍛煉計劃，以使宇航員在執(zhí)行任務(wù)前做好準(zhǔn)備，限制任務(wù)期間微重力的影響，并使飛行后安全快速恢復(fù)。

美國宇航局宇航員杰西卡·梅爾為嚙齒動物研究19號實(shí)驗(yàn)安裝骨密度儀

組織芯片是模仿特定組織和器官復(fù)雜功能的小型設(shè)備。研究人員可以用手持設(shè)備發(fā)送一個小樣本，而不是將整個器官帶到太空進(jìn)行研究。一項(xiàng)名為“人體肌肉芯片”的組織芯片實(shí)驗(yàn)，使用由年輕人和老年人的肌肉細(xì)胞制成的肌肉纖維3D模型來研究微重力下肌肉功能的變化。電脈沖使組織收縮，就像我們使用身體的肌肉一樣。

研究人員發(fā)現(xiàn)，暴露在太空中的肌肉細(xì)胞中，與肌肉生長和代謝相關(guān)的基因表達(dá)減少，這種差異取決于組織樣本來自個體的年齡。這項(xiàng)研究現(xiàn)在發(fā)表在《npj微重力》雜志上。

了解如何預(yù)防和治療肌肉萎縮和骨質(zhì)流失是特別重要的，因?yàn)槊绹詈骄钟媱澋窃潞突鹦侨蝿?wù)。一旦到達(dá)目的地，宇航員可能需要在長時間接近失重的情況下在部分重力下進(jìn)行劇烈活動。

CIPHER是一項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)，測量宇航員的心理和生理變化，包括骨骼和肌肉的損失，任務(wù)時間從幾周到一年不等。隨著美國國家航空航天局(NASA)為更深入太空的長期任務(wù)設(shè)定目標(biāo)，科學(xué)家們想知道:長期任務(wù)對宇航員身體的影響是否比短期任務(wù)更大?某些系統(tǒng)的變化是否會在一定的時間后趨于穩(wěn)定?是否有任何變化反饋影響不同的生物系統(tǒng)?NASA需要這樣的數(shù)據(jù)來為宇航員實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的探索目標(biāo)做最好的準(zhǔn)備。

通過CIPHER, NASA可以對不同持續(xù)時間的任務(wù)進(jìn)行相同的研究。這使得科學(xué)家可以推斷出多年的任務(wù)，比如為期三年的火星往返。研究結(jié)果可能是制定保護(hù)策略和保護(hù)宇航員進(jìn)行月球和火星探測任務(wù)的關(guān)鍵。

研究空間站上的骨骼和肌肉損失正在推動制定保障太空旅行者安全的戰(zhàn)略，以及為地球上患有與疾病和年齡有關(guān)的骨骼和肌肉萎縮的人提供治療。

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網(wǎng)址: 抵消微重力下的骨骼和肌肉流失——空間站上的鍛煉方案 http://www.u1s5d6.cn/newsview525227.html