Van de vele functies die door skeletspieren worden uitgevoerd, is het handhaven van onze houding een belangrijke. Als deze spieren er niet waren, zou de aantrekkingskracht van de aarde het moeilijk voor ons kunnen maken om te staan ​​en rond te lopen. De groep spieren - meestal aanwezig in onze ledematen, rug en nek - die verantwoordelijk zijn voor het handhaven van onze houding en ons in staat stellen om tegen de zwaartekracht in te bewegen, worden terecht 'anti-zwaartekracht'-spieren genoemd.

Maar wat gebeurt er met deze spieren als er geen zwaartekracht is (of een "ontladen" van zwaartekracht) waartegen ze kunnen werken? De vraag klinkt misschien belachelijk voor sommigen, maar niet voor een astronaut aan boord van het International Space Station (ISS). In de ruimte, waar de zwaartekracht minimaal is, worden onze spieren (vooral de anti-zwaartekracht) niet zo veel gebruikt, wat kan leiden tot atrofie en veranderingen in hun structuur en eigenschappen. Het is zelfs bekend dat menselijke kuitspieren in volume afnemen tijdens een vlucht in de ruimte.

Dus hoe kunnen astronauten deze neuromusculaire problemen vermijden?

Een team van onderzoekers uit Japan onder leiding van Dr. Yoshinobu Ohira van Doshisha University, Japan, ging op zoek naar het antwoord. Ze bestudeerden de reacties van neuromusculaire eigenschappen op zwaartekrachtontlasting en produceerden op onderzoek gebaseerde inzichten in hoe astronauten neuromusculaire problemen kunnen vermijden tijdens een uitgebreide ruimtevlucht. Deze recensie is gepubliceerd in Neuroscience &Biobehavioral Reviews in mei 2022.

Het team beoordeelde hoe de morfologische, functionele en metabolische eigenschappen van het neuromusculaire systeem reageren op verminderde anti-zwaartekrachtactiviteiten. Ze keken eerst naar simulatiemodellen van mensen en knaagdieren en zagen ook hoe afferente en efferente motoneuron-activiteit de neuromusculaire eigenschappen reguleerde. Hun review suggereert dat afferente neurale activiteit (waarbij de signalen betrokken zijn die van de skeletspier naar het centrale zenuwstelsel worden gestuurd tijdens spieractiviteit) een sleutelrol speelt bij het reguleren van spiereigenschappen en hersenactiviteit.

Het remmen van anti-zwaartekrachtspieractiviteiten resulteert in hermodellering van de sarcomeren (die de structurele eenheid van spieren zijn), wat resulteert in een afname van hun aantal, wat verder een afname van de krachtontwikkeling veroorzaakt, wat uiteindelijk leidt tot spieratrofie. Een vermindering van de amplitude van de elektromyogrammen in anti-zwaartekrachtspieren, namelijk de soleus en de adductor longus, wordt ook gezien. Dit geeft aan dat blootstelling aan omgevingen met een lage zwaartekracht niet alleen de spieren maar ook de zenuwen aantast.

Zwaartekrachtontlading veroorzaakt verslechtering van de motorische controle, gezien als een verminderde coördinatie van antagonistische spieren en veranderde mechanica. Loopproblemen werden ook waargenomen bij bemanningen na ruimtevluchten, hoewel ze regelmatig op het ISS trainden. Astronauten aan boord van het ISS moeten loopbanden, fietsergometers en weerstandstrainingsapparatuur gebruiken om het effect van verminderde zwaartekracht op het neuromusculaire systeem tegen te gaan en hun fysieke gezondheid te beschermen. Deze op oefeningen gebaseerde tegenmaatregelen zijn echter niet altijd effectief in het voorkomen van bepaalde ongewenste neuromusculaire veranderingen.

Extra uitdagingen ontstaan ​​wanneer astronauten zes maanden of langer worden blootgesteld aan een microzwaartekrachtomgeving, bijvoorbeeld op weg naar of van de planeet Mars. Deze recensie heeft daarom grote implicaties op het gebied van ruimteonderzoek, met speciale nadruk op het welzijn van astronauten (aanbevelingen hiervoor worden door de auteurs genoemd).

Veranderingen in spiereigenschappen als gevolg van gravitationele ontlading kunnen verband houden met een afname van neurale activiteit, evenals contractie- en/of rek-afhankelijke mechanische stress. Het adequaat stimuleren van de soleusspier lijkt de kans op atrofie te verkleinen. Dus tijdens het sporten moeten astronauten lopen of langzaam rennen met een landing met een voetstoot aan de achterkant (het gebruik van een bungee-koord zou ook helpen). Periodiek passief rekken van de soleus lijkt ook effectief te zijn. Dus informatie vanuit een uniek perspectief, zoals besproken in deze review, kan een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van geschikte tegenmaatregelen tegen neuromusculaire problemen voor toekomstige langdurige verkenningsmissies van de menselijke ruimte. + Verder verkennen

Microzwaartekrachtwormen helpen bij het oplossen van spierproblemen van astronauten