Tijdens missies op het internationale ruimtestation ISS ondergaan de lichamen van astronauten een breed scala aan veranderingen als gevolg van een gebrek aan zwaartekracht - alles van visie tot cardiovasculaire gezondheid tot botdichtheid wordt beïnvloed.

Hoewel astronauten sporten en supplementen nemen om sommige van deze effecten te verzachten, zou een beter begrip van deconditionering in microzwaartekracht artsen in staat kunnen stellen betere behandelingen te ontwerpen. Dit zou niet alleen handig zijn voor ruimtevaarders; het zou ook de behandelingsstrategieën voor veelvoorkomende gezondheidsproblemen hier op aarde kunnen verbeteren.

Droog blijven in een natte situatie

Om dit te doen, hebben het ESA SciSpacE-team en een team van Europese wetenschappers VIVALDI ontworpen, dat plaatsvindt in de MEDES Space Clinic (Institute for Space Medicine and Physiology) in Toulouse, Frankrijk - een van de weinige faciliteiten in Europa die dergelijke studies kan hosten .

VIVALDI is een experiment dat zich richt op wat bekend staat als droge onderdompeling - een op de grond gebaseerde analoog van de effecten die microzwaartekracht op het lichaam heeft. Zoals de naam al doet vermoeden, houdt droge onderdompeling in dat je gedurende lange tijd in water wordt ondergedompeld, terwijl je droog blijft. Om dit te doen, worden de deelnemers gekleed in een waterdichte stof en in speciaal ontworpen waterbaden gelegd. Hun lichaam wordt dan ondergedompeld tot boven de romp, met een passend waterdicht zeildoek dat hun armen en hoofd boven water houdt.

Tijdens VIVALDI zitten de deelnemers vijf hele dagen in deze houding. Maaltijden worden genomen met behulp van een drijvende plank en een nekkussen. Voor badkamerpauzes en andere activiteiten die uit het water moeten worden gehaald, worden deelnemers op een karretje geholpen, waarbij ze hun ontspannen positie behouden, en tijdelijk uit het water gehaald door het personeel.

Door deelnemers op deze manier onder te dompelen, wordt het lichaam zwaarder en veroorzaakt het microzwaartekrachtachtige veranderingen in neurologische, cardiovasculaire en metabolische systemen, om er maar een paar te noemen. Vloeistoffen in het lichaam verschuiven en fysiologische processen beginnen te lijken op die van astronauten tijdens ruimtevluchten.

Het gemak van ter plaatse zijn, stelt onderzoekers echter in staat allerlei praktische medische beoordelingen te maken en nauwlettend te volgen hoe systemen veranderen in de loop van gewichtloosheid. Met zo'n analogie kunnen onderzoekers ook gegevens verzamelen over lichamelijke veranderingen van meer mensen, en sneller harde conclusies trekken over wat ze waarnemen.

Microzwaartekracht op aarde?

Hoewel droge onderdompeling vaker wordt gebruikt door Russische onderzoekers, test het ESA SciSpacE-team om te zien hoe vergelijkbaar het is met echte ruimtevluchten. Via VIVALDI hopen ze specifiek te identificeren welke veranderingen er met het lichaam gebeuren tijdens gewichtloosheid, hoe lang die veranderingen duren en hoe ze zich verhouden tot zowel ruimtevluchten als andere op de grond gebaseerde microzwaartekrachtanalogen.

"Ons eerste doel is om de analoog te gebruiken om een ​​beter begrip te krijgen van hoe mensen fysiologisch en tot op zekere hoogte psychologisch reageren en zich aanpassen aan zo'n extreme stimulus", zegt Angelique, ESA Discipline Lead for Life Sciences. "Het is een goed hulpmiddel om beter te begrijpen hoe astronauten zich aanpassen aan ruimtevluchten, en het stelt ons in staat om tegenmaatregelen te testen en valideren."

De eerste etappe van dit experiment, VIVALDI I, bestond uit een volledig vrouwelijke groep deelnemers, om een ​​leemte in bestaand onderzoek op te vullen. Naast VIVALDI II, de binnenkort te beginnen tweede etappe waarbij mannelijke deelnemers betrokken zijn, zullen de verzamelde gegevens onderzoekers een idee geven van de druk die microzwaartekracht uitoefent op astronauten van welk geslacht dan ook, zodat op grote schaal effectieve mitigatiebenaderingen kunnen worden ontworpen

Invloed buiten ruimtevlucht

Maar het zijn niet alleen astronauten die baat hebben bij dit onderzoek. Onderzoek dat ons helpt om de maan en Mars te bereiken, kan ook hier op aarde worden vertaald naar de gezondheidszorg. Inzicht in deconditionering met behulp van droge onderdompeling kan onderzoekers en artsen ook helpen bij het ontwerpen van nieuwe behandelingsbenaderingen voor patiëntenpopulaties, zoals mensen met muscoloskeletale aandoeningen, mensen die geïmmobiliseerd zijn en ouderen.

"Bij ESA proberen we ons ook echt op dat translationele aspect te concentreren", vertelt Angelique. "Als we tegenmaatregelen kunnen testen, zoals specifieke soorten lichaamsbeweging of voedingssupplementen, en we zien dat ze goed werken, kunnen gezondheidsonderzoekers misschien overwegen om ze ook voor specifieke patiëntenpopulaties te testen." + Verder verkennen

Volledig vrouwelijke bemanning in ruimtevaartstudie met watertank