_ Cum este un laborator nedescris în nord- Est îi ajută pe astronauți să supraviețuiască în spațiu...și folosește același kit pentru a învinge durerile de spate și pentru a inversa îmbătrânirea la pacienții de aici pe Pământ

La prima vedere, această cameră dintr-o parte nedescriptivă a Universității Northumbria arată ca o școală gimnaziu, stivuit cu echipament sportiv.

Dar de ce sunt etichete atârnate de echipament care avertizează „înlăturați înainte de lansare” – și cum rămâne cu banda de alergare poziționată la jumătatea peretelui?

Arata poate fi înșelător: acesta nu este o sală de sport – este un laborator de testare pentru echipamente concepute pentru a îmbunătăți sănătatea și bunăstarea astronauților.

Mai mult, echipamentul – și informațiile care sunt adunate pe măsură ce sunt testate – sunt se pregătește să beneficieze și sănătății noastre, pentru afecțiuni, de la dureri de spate la incontinență.

Un dispozitiv aflat în curs de dezvoltare ar putea fi într-o misiune spațială în următorii câțiva ani, dar este deja utilizat într-un NHS spital pentru a accelera recuperarea după o intervenție chirurgicală la genunchi .

Apoi mai este banda de alergare – scopul ei este de a recrea modul în care astronauții merg în spațiu pentru a vedea cum își folosesc mușchii și articulațiile.

Studentul doctorat Patrick Swain, prins într-un ham conectat la scripete atârnate de tavan, demonstrează cum funcționează — la apăsarea unui comutator îl suspendă încet pe orizontală în aer, astfel încât picioarele sale să ajungă pe banda de alergare (vezi fotografia de mai jos).

În timp ce stă întins pe spate, banda de alergare zboară la viață și deodată pare că Patrick efectuează mișcările de sărituri și sărituri pe care le vezi pe care le fac astronauții în timp ce merg pe suprafața Lunii (deși în cazul lui el face asta întins).

Pe termen mai lung, aceasta poate fi folosită pentru a identifica cele mai bune exerciții pentru cei care se recuperează după o intervenție chirurgicală și care nu suportă greutatea.

S-ar putea să credeți că trebuie să existe modalități mai ușoare de a face progrese în domeniul asistenței medicale. , dar studiul astronauților are avantaje majore.

„Mergerea în spațiu este văzută ca un model bun al ceea ce se întâmplă cu mușchii și oasele noastre în timpul procesului natural de îmbătrânire aici pe Pământ – dar acolo sus, schimbările au loc mult mai repede. ”, explică Nick Caplan, profesor de medicină aerospațială și reabilitare, care conduce Laboratorul de medicină și reabilitare aerospațială din Northumbria.

Un „tocilar spațial” auto-mărturisit, s-a specializat în biomecanică și cerceta modalități de îmbunătățire. înlocuirea genunchilor și șoldurilor înainte ca cercetările sale să se îndrepte spre spațiu.

„Când astronauții sunt în spațiu, mușchii lor devin cu aproximativ 20% mai mici și cu aproximativ 40% mai slabi pe parcursul unei misiuni de șase luni și oasele lor pierd și ele din densitate, la fel ca atunci când îmbătrânim de-a lungul deceniilor aici pe Pământ', spune el.

Astronauții pierd 1-2% din densitatea osoasă a șoldurilor și a coloanei vertebrale în fiecare lună. — femeile aflate în postmenopauză, sau bărbații în vârstă, o pierd cu o rată de 0,5-1% pe an.

„Mai mult, în timp ce oamenii vin la medic doar după ce au oase slabe sau alte condițiile legate de vârstă, studiind astronauții, putem efectua teste pe aceștia înainte și după producerea acestor procese și, potențial, să identificăm de ce au loc aceste schimbări”, spune profesorul Caplan.

Speranța este că examinând tipul de vârstă schimbările în spațiu – care nu este izolat de mușchi și oase (mai multe despre asta mai târziu) ne vor îmbunătăți înțelegerea procesului de îmbătrânire pe Pământ.

Este o zonă de adunare a interesului și a investițiilor în Marea Britanie, care include deschiderea anul trecut a primului Laborator de inovare spațială din Marea Britanie.

Cu sediul la Institutul Botnar pentru Științe Musculoscheletice de la Universitatea Oxford, are conexiuni directe de computer și camere cu Stația Spațială Internațională (ISS), care orbitează Pământul din anul 2000.

În septembrie, laboratorul din Marea Britanie va trimite organoizi – versiuni în miniatură ale organelor și țesutului uman crescut din celule stem, în acest caz articulații miniaturale – până la stația spațială.

Ei se așteaptă. pentru a vedea schimbările care ar avea loc peste 80 de ani pe Pământ, a declarat Dr. Ghada Alsaleh, specialist în imunologie și reumatologie, care conduce laboratorul, pentru Good Health. Organizii vor fi acolo timp de o lună, apoi vor fi aduși înapoi pe Pământ, astfel încât oamenii de știință să poată analiza schimbările. Dr. Alsaleh va putea, de asemenea, să efectueze cercetări în timp ce se află în spațiu prin instruirea computerelor de pe ISS.

Oamenii de știință vor căuta modificări în lichid și condroitina, o componentă a cartilajului care amortizează oasele în articulații — degradarea lor este primul pas către osteoartrita, artrita „uzură” care afectează milioane de oameni în Marea Britanie.

„Dacă putem identifica căile care contribuie la aceasta, atunci este posibil să avem o nouă țintă. pentru tratamente cu medicamente”, spune dr. Alsaleh.

Laboratorul ei lucrează deja la modul în care ar putea reutiliza medicamentele existente, înarmat cu cunoștințele acumulate din spațiu.

Ea speră să trimită mai multe mostre - de ex. celulele imune — pentru a întreprinde o activitate similară în cursul acestui an.

Sistemul imunitar trece, de asemenea, prin modificări legate de vârstă — de exemplu, celulele T devin mai puțin active în spațiu, ceea ce duce la o susceptibilitate crescută la infecții.

De fapt, majoritatea proceselor corporale sunt afectate - chiar și vederea, deoarece lipsa gravitației înseamnă lichid și sânge în apropierea nervului optic, afectând claritatea vederii. Între timp, mușchii care controlează vasele de sânge devin mai puțin eficienți, deoarece nu mai lucrează împotriva gravitației - iar inima nu trebuie să pompeze la fel de tare, așa că în câteva zile începe să se schimbe de la o formă ovală la una bilă (majoritatea modificărilor par să se inverseze). , cu timpul, la întoarcerea pe Pământ).

Dar mușchii și oasele sunt cei care au, probabil, cel mai mare impact - după ce astronautul Frank Rubio a petrecut 371 de zile în spațiu, a trebuit să fie ridicat de pe navă pentru a-l împiedica. căzând pe măsură ce era atât de slăbit de misiune.

Aceasta se datorează în mare parte lipsei de gravitație — care imită impactul pe care stilul de viață sedentar și îmbătrânirea îl au asupra noastră aici.

Fără să ne dăm seama, împingem împotriva gravitației cu fiecare mișcare; acest lucru ne formează mușchii, asigurându-ne în același timp că celulele vechi se descompun și stimulează producția de altele noi.

În spațiu, mulți mușchi abia sunt utilizați, iar oasele încep să scurgă oasele vechi, calciul și alți nutrienți, totuși procesul de producere de noi celule osoase nu are loc, explică profesorul Caplan.

(Un studiu publicat în PLoS One în 2020 a estimat că o treime dintre astronauți ar dezvolta osteoporoză în timpul unei călătorii dus-întors de trei ani pe Marte. — punându-i în pericol de fracturi cu impact minim.)

„Pe Pământ, stilul de viață sedentar înseamnă că folosim subutilizarea mușchilor și subîncărcăm oasele”, spune profesorul Caplan.

Majoritatea lucrărilor de la Northumbria are scopul de a reduce această pierdere musculară și plângerile de sănătate care rezultă, cum ar fi durerea lombară - o problemă comună pentru călătorii în spațiu și una dintre cele mai frecvente cauze pentru o vizită la medicul de familie în Marea Britanie.

De fapt, unele dintre echipamentele cercetate la Northumbria ar putea fi de folos simplilor muritori mai mult decât astronauților.

Luați „FRED” (care înseamnă dispozitiv de exercițiu readaptativ funcțional), care arată ca un antrenor, dar este special adaptat pentru a lucra doar mușchii din jurul coloanei vertebrale și adânc în abdomen. Acești mușchi susțin coloana vertebrală – dacă devin slăbiți, pot duce la rigiditate și durere.

FRED, care este în curs de dezvoltare din 2009, a fost conceput pentru a ajuta astronauții să se reabilita după zborul în spațiu.

Cu toate acestea, echipa speră să dezvolte o versiune care ar putea fi utilizată în clinici sau în cabinetele de medicină generală.

„Când cineva are dureri de spate inferioare, mușchii din jurul coloanei vertebrale inferioare devin mai mici – fie că aceasta rezultă din cauza mobilității care reduce durerea, astfel încât mușchii sunt mai puțin folosiți, fie că mesajele călătoresc de la creier la mușchi. devenirea disfuncțională variază de la o persoană la alta', spune Kirsty Lindsay, profesor asistent de științe de reabilitare care face parte din echipa Northumbria.

Teoria este că întărirea acestor mușchi susține mai bine coloana vertebrală și îmbunătățește mobilitatea și durerea. . „Dar este greu să lucrezi acești mușchi în mod conștient”, spune dr. Lindsay.

Intră FRED: Pentru a-l folosi, trebuie să stai drept, fără a ține suporturile pentru mâini și să pedalezi încet - spre deosebire de un antrenor normal, acolo nu există rezistență din partea plăcilor pentru picioare, așa că trebuie să vă folosiți mușchii interiori pentru a controla mișcarea și pentru a rămâne echilibrat, altfel picioarele voastre se rotesc. (După cum am descoperit, este la fel de complicat pe cât pare). În timp ce dovezile de până acum sugerează că are potențial pentru astronauți, un studiu publicat în revista Musculoskeletal Science and Practice în 2020, care a implicat 13 non-astronauți cu dureri cronice de spate, a avut rezultate mai impresionante.

Participanții au folosit. FRED timp de până la 15 minute, de trei ori pe săptămână, timp de șase săptămâni.

„Ceea ce am constatat, în mod anecdotic, este că la unii participanți, timpul în care au avut dureri s-a redus – dar cel mai izbitor descoperirea a fost că aveau niveluri de activitate mult mai bune decât înainte”, spune profesorul Caplan.

„Au putut să-și reia hobby-uri precum golful și grădinărit, ceea ce era exclus înainte. Această îmbunătățire a fost menținută când le-am revăzut după șase săptămâni.

„Nu există alte dispozitive de exerciții care antrenează acești mușchi în modul corect pentru a ajuta la controlul postural al coloanei vertebrale”, adaugă el.

Această mașină care trebuia să ajute să-și pună pe picioare astronauții este, de asemenea, testată ca tratament pentru femeile cu incontinență urinară după naștere.

„Tocmai terminăm un studiu pentru a vedea dacă FRED poate ajuta mușchii planșeului pelvin - acest lucru ar putea fi revoluționar, deoarece nu a existat prea multă dezvoltare în acest domeniu din 1948', spune Dr. Lindsay.

Participanții la studiu au finalizat 12 sesiuni de exerciții, fiecare până la 30 de sesiuni. minute, peste patru până la șase săptămâni.

„Până acum, rezultatele par încurajatoare”, spune dr. Lindsay — rezultatele complete vor fi publicate în următorul an sau doi.

Pe măsură ce spațiu misiunile sunt de mulți ani în planificare, unele dintre dispozitivele testate la Northumbria pot fi folosite în prealabil pe Pământ.

De exemplu, o versiune a unui garou care este înfășurat în jurul unui membru pentru a îmbunătăți efectul exercițiului - sperăm că va avea loc în spațiu în următorii doi ani - este folosit de un spital NHS pentru pacienții după o intervenție chirurgicală la genunchi. Se bazează pe principiul exercițiului de restricție a fluxului sanguin, care face ca orice exercițiu pe care îl faceți să fie mai eficient.

Luke Hughes, profesor asistent de fiziologie spațială la Northumbria, explică: „Exercițiile de intensitate scăzută nu sunt în sine. eficient la construirea mușchilor și a oaselor — pentru asta, aveți nevoie de rezistență de intensitate mai mare [de ex. cu greutăți] sau exerciții aerobice [care măresc ritmul cardiac].’

Dar fără gravitația împotriva căruia să lucrezi, este mai greu să faci exerciții de mare intensitate în spațiu; în mod similar, exercițiile de intensitate scăzută pot fi toate „cineva care a suferit o intervenție chirurgicală sau care a slăbit osul din cauza osteoporozei, de exemplu, poate face”, spune dr. Hughes.

Garoul este umflat în jurul unui membru - cum ar fi o manșetă de tensiune arterială — la o presiune individualizată pentru purtător. Acest lucru restricționează fluxul sanguin – și, prin urmare, fluxul de oxigen – către mușchi și previne eliminarea produselor secundare ale exercițiului, metaboliții, „recreând condițiile pe care le-ați avea în mușchi și alte țesuturi în timpul exercițiilor de mare intensitate”, spune dr. Hughes.

Acest lucru întărește mușchii și oasele cu mișcare minimă. Dr. Hughes a lucrat cu un producător din Canada pentru a modifica un model pe care îl proiectaseră deja.

Într-un studiu, publicat în revista Sports Medicine în 2019, el a descoperit că la pacienții care au suferit o intervenție chirurgicală pentru repararea ligamentului încrucișat anterior (ACL) de la genunchi, cei care au folosit garoul de două ori pe săptămână. în timp ce făceau exerciții pentru picioare cu impact redus, au avut „semnificativ” mai puțină durere și o mișcare mai bună și o dezvoltare musculară mai mare, în comparație cu cei care foloseau greutăți mari pentru a face presa pentru picioare.

Ca urmare, University College London Hospital, unde a fost efectuat studiul, acum folosește dispozitivul pentru reabilitare după o intervenție chirurgicală la genunchi (în special pentru LCA) cu exerciții de intensitate scăzută (acest lucru reduce și șansele ca pacientul să se rănească din nou).

Poate nu este surprinzător , cluburile de fotbal din Premier League au luat legătura cu Dr. Hughes.

Competiția pentru a aduce echipamente științifice pe nave spațiale bine împachetate pentru a fi testate este atât de acerbă încât o mare parte din cercetările echipei se desfășoară pe Pământ în condiții care imită gravitate scăzută, cum ar fi studiile „repaus la pat”.

Aceste studii sunt mult mai dificile decât sună, deoarece voluntarii trebuie să se întindă pe spate pe un pat înclinat, cu capul sub nivelul picioarelor, 24 de ore pe zi, timp de 60 de zile.

Acest lucru recreează efectele de a fi într-un mediu cu microgravitație, în care sângele și alte lichide trage spre abdomen și cap.

„Nu obțineți acea compresie a coloanei vertebrale și a articulațiilor care se întâmplă în mod normal pe Pământ”, spune profesorul Caplan.

Sună întortocheat – „m-ar înnebuni”, admite profesorul Caplan.

>Recruții sunt plătiți în jur de 14.000 de lire sterline — „se pare că primesc avocați care spun că vor lucra în cazuri — și studenți care se revizuiesc pentru examene”, spune dr. Hughes.

Mai târziu în acest an, echipa Northumbria va candida un studiu de odihnă la pat condus de Agenția Spațială Europeană din Slovenia, pentru a vedea dacă există o modalitate de a observa dacă modul în care se mișcă cineva poate prezice riscul de a dezvolta mușchi slăbiți în jurul coloanei vertebrale și dureri de spate.

Participanții vor purta markere reflectorizante, astfel încât mișcările lor să poată fi urmărite în 3D de senzorii camerei înainte și după „odihna” forțată.

„Potențial, am putea dezvolta apoi o aplicație legată de tehnologia purtabilă care să detecteze atunci când nu se mișcă în limitele normale pentru a vă avertiza asupra riscului de a dezvolta dureri de spate sau instabilitate posturală”, spune profesorul Caplan.

Sunt multe obstacole de depășit – nu în ultimul rând din cauza schimbărilor din corpul nostru. în spațiu nu sunt simple.

În timp ce multe părți ale corpului nostru îmbătrânesc mai repede, telomerii — structurile care stau la capătul fiecărei fire a ADN-ului nostru, un pic ca vârful șiretului de la pantofi — care ajută protejează-ne genele de daune, devin mai lungi în mod neașteptat în timpul zborului: în mod normal, acestea se scurtează odată cu vârsta.

Oamenii de știință investighează ce poate însemna aceasta pentru călătoriile spațiale pe termen lung – și pentru noi, ceilalți.

Chiar și așa, dr. Alsaleh spune: „Intrăm într-o eră incredibil de interesantă, în care ne putem folosi cunoștințele dobândite din spațiu pentru a crește cantitatea de viață pe care o petrecem în stare bună de sănătate.”

Și cine nu ar accepta asta?

(Fluierul)