NASA's toekomstige verkenning van de diepe ruimte - inclusief naar Mars - is een ongekende onderneming in ruimtevluchten, waardoor we uitdagingen moeten aanpakken die we nog nooit eerder hebben gezien. Bijvoorbeeld, we weten dat het menselijk lichaam aanzienlijk verandert in de ruimte, en we zullen manieren moeten vinden om die effecten aan te pakken. NASA doet onderzoek om meer te weten te komen over de langetermijneffecten van langdurige bemande ruimtevluchten. Een experiment dat net is gelanceerd, Knaagdieronderzoek-9, draagt ​​bij aan dit doel door knaagdieren naar het internationale ruimtestation te sturen, om te bestuderen hoe een gebrek aan zwaartekracht in de ruimte bloedvaten beïnvloedt, ogen en gewrichten.

Met behulp van transport- en habitattechnologie die is ontwikkeld in het Ames Research Center van NASA in Silicon Valley, Californië, de muizen zullen naar het ruimtestation vliegen aan boord van de 12e SpaceX-bevoorradingsmissie, en ongeveer een maand later terugkeren naar de aarde. Vanwege biologische overeenkomsten met mensen, de muis is een goede keuze als modelorganisme voor onderzoek gericht op het begrijpen van biologische veranderingen veroorzaakt door de ruimteomgeving. Door op korte termijn knaagdieren te bestuderen, NASA kan voorspellingen doen over menselijke biologische veranderingen op lange termijn in de ruimte, ook met toepassingen hier op aarde.

"Ruimtebiologiewetenschappers hebben versnelde veranderingen waargenomen in de muisfysiologie in de ruimteomgeving die kenmerkend zijn voor sommige menselijke ziekten, zoals osteoporose en veroudering, " zei Kevin Sato, de projectwetenschapper voor het ruimtebiologieproject bij Ames. "Vergelijkbare veranderingen zijn waargenomen bij astronauten, dus de ruimteomgeving stelt wetenschappers in staat om fysiologische veranderingen in de astronauten te bestuderen met behulp van de muizen als model."

"We kunnen ook fysiologische ziekteprocessen onderzoeken, die normaal gesproken jaren nodig hebben om zich te ontwikkelen, tijdens de duur van een ruimtevluchtonderzoek, " zei Sato. "De veranderingen die we zien tijdens dit knaagdieronderzoeksexperiment zullen ons in staat stellen onze astronauten beter voor te bereiden op langdurige blootstelling aan omgevingen met een lage zwaartekracht."

Drie-in-één-missie ondersteunt toekomstige verkenning van de menselijke ruimte

Met beperkte mogelijkheden om experimenten naar het ruimtestation te sturen - het enige echte microzwaartekrachtlaboratorium dat er bestaat - moet NASA elke missie tot zijn volle capaciteit benutten.

Voor knaagdieronderzoek-9, het ruimtebiologieprogramma van het bureau sponsort drie wetenschappers van verschillende universiteiten om verschillende problemen aan te pakken. Door het delen van bio-specimen door NASA kunnen de drie onderzoekers met dezelfde groep muizen werken, zonder drie verschillende missies naar het ruimtestation te hoeven sturen. De drie complementaire onderzoeksonderzoeken zullen worden gecombineerd tot één kosteneffectieve missie, het aanpakken van vragen die fundamenteel zijn voor menselijke verkenning van de ruimte.

Twee van de onderzoeken zullen identificeren hoe microzwaartekracht de bloedvaten in de hersenen en in de ogen beïnvloedt. Sommige astronauten op lange missies op het ruimtestation merken dat hun gezichtsvermogen wordt aangetast. De leidende theorie om dit te verklaren suggereert dat, zonder de zwaartekracht van de aarde, vloeistoffen verschuiven van het onderlichaam naar het bovenlichaam, veroorzaakt een toename van de druk in het hoofd en de ogen, wat leidt tot een visuele beperking. De experimenten met muizen zullen deze theorie helpen testen.

Blootstelling aan gewichtloosheid kan ook weefseldegeneratie in heup- en kniegewrichten veroorzaken. Het derde experiment met RR-9 zal kijken naar kraakbeenverlies in deze gewrichten. Onderzoekers gaan onderzoeken hoe de gang van de muizen – hun manier van lopen – door deze omstandigheden verandert. Door te begrijpen hoe gewichtloosheid het kraakbeen beïnvloedt, kan NASA manieren ontwikkelen om deze nadelige effecten tegen te gaan. waardoor mensen voor langere tijd gezonder in de ruimte kunnen blijven.

Voor mensen hier op aarde, onderzoek naar knaagdieren met betrekking tot beperkte mobiliteit en verslechterende gewrichten kan wetenschappers helpen begrijpen hoe artritis zich ontwikkelt bij mensen, en een beter begrip van de visuele beperkingen die astronauten ervaren, kan helpen bij het identificeren van oorzaken en behandelingen voor oogaandoeningen.

Ontwerp het wiel niet opnieuw

NASA's doorlopende reeks onderzoeken naar knaagdieren maakt gebruik van een bewezen en gestandaardiseerd hardwaresysteem. Al decenia, Ames heeft ontworpen, geconstrueerde en geteste hardware voor experimenten met knaagdierenonderzoek, inclusief leefgebieden voor knaagdieren, transporteurs en een dierentoegangseenheid. Deze hardware is veelzijdig en herbruikbaar, doorlopende ondersteuning bieden voor ruimtegerelateerd knaagdieronderzoek uitgevoerd door NASA en haar partners in de industrie en de academische wereld.

"Dit soort diepgaand onderzoek is mogelijk vanwege de unieke hardware die Ames heeft kunnen leveren voor knaagdieronderzoek, " zei Janet Beegle, projectleider knaagdierenonderzoek. "Door over te stappen van een payload-systeem - waarbij het team van een onderzoeker elke keer dat we een experiment sturen - opnieuw zou beginnen - naar een permanente hardwarefaciliteit van NASA, we kunnen een voortdurende en consistente aanwezigheid van knaagdierenonderzoek op het station hebben."

Door goed ontworpen en kosteneffectieve experimenten zoals Rodent Research-9, NASA pakt de obstakels aan op ons pad om Mars en verder te bereiken. Met de kennis die is opgedaan door te begrijpen hoe de menselijke biologie gedijt en verandert in de ruimte, we kunnen beter voorzien in menselijke behoeften op aarde en daarbuiten.