Na drie dagen in een baan om de aarde bevestigt de wetenschap dat zelfs civiele astronauten terugkeren met een veranderd evenwicht en een onder stress staand lichaam

Drie dagen weg van de aarde waren genoeg om het evenwicht, de cognitie en de vitale functies van burgers op een ongekende missie te veranderen, waarbij werd onthuld hoe het lichaam snel reageert op microzwaartekracht en biologische reacties activeert die vergelijkbaar zijn met die van professionele astronauten, zelfs op korte vluchten en met daaropvolgend herstel.

Drie dagen in een baan om de aarde waren voldoende om meetbare veranderingen teweeg te brengen in het lichaam van de Inspiration4-bemanning, een missie die op 15 september 2021 werd gelanceerd en in de wetenschappelijke literatuur wordt beschreven als de eerste orbitale vlucht met een volledig civiel team.

Studie gepubliceerd in het tijdschrift Natuur toonden veranderingen in evenwicht, cardiovasculaire regulatie, cognitieve prestaties en biologische markers die verband hielden met stress, hoewel de meeste van deze symptomen achteruit gingen na terugkeer op aarde.

Het onderzoek won aan gewicht door onder reële vliegomstandigheden te observeren hoe mensen zonder een professionele carrière als astronaut reageren op de onmiddellijke uitdagingen van de ruimtevaartomgeving.

De missie bereikte een hoogte van ongeveer 590,6 kilometer, boven het Internationale Ruimtestation, en stelde de vier bemanningsleden bloot aan microzwaartekracht, straling en opsluiting, factoren waarvan bekend is dat ze het functioneren van het menselijk lichaam veranderen.

Veranderingen in het menselijk lichaam tijdens korte ruimtemissies

Het onderzoek bracht een brede reeks metingen voor, tijdens en na de reis samen, met biologische monsters, cognitieve tests, oculaire uitlijningsonderzoeken, gedragsonderzoeken en fysiologische gegevens verkregen door slimme horloges.

Volgens de auteurs konden we met deze set niet alleen de zichtbare effecten van microzwaartekracht zien, maar ook cellulaire en moleculaire reacties die al in de eerste dagen van de aarde ontstaan.

De resultaten geven dat aan korte missies zijn fysiologisch niet triviaal.

In het artikel staat dat de bemanning een aantal van dezelfde kenmerken presenteerde die al op langere vluchten zijn beschreven, waaronder een ontstekingsreactie, activering van genen die verband houden met DNA-schade, veranderingen in de immuunsignalering en telomeer verlengingeen verandering die al werd waargenomen in eerder onderzoek naar blootstelling aan de ruimte.

Dit punt is relevant omdat het de discussie over ruimtelijke risico’s verschuift.

In plaats van de discussie te beperken tot langdurige verblijven in een baan om de aarde, laat het onderzoek zien dat biologische aanpassing al vroeg begint en dat er meerdere systemen tegelijk bij betrokken zijn, zelfs als de missie slechts drie dagen duurt en eindigt met een snel herstel van de meeste van de gemonitorde indicatoren.

Vestibulair systeem en evenwicht in microzwaartekracht

Een van de aandachtspunten van de monitoring was het vestibulaire systeem, dat verantwoordelijk is voor het informeren van de hersenen waar het lichaam zich bevindt, hoe het beweegt en welke richting moet worden opgevat als een referentie van boven en van beneden.

Om dit te doen, evalueerden de onderzoekers de ooguitlijning als een indirecte maatstaf voor de functie van otolieten, structuren in het binnenoor die betrokken zijn bij de perceptie van evenwicht en versnelling.

Twee van de vier leden meldden tijdens de vlucht ruimteziekte, een percentage dat overeenkomt met wat de literatuur al beschrijft voor korte missies.

De auteurs benadrukken dat vestibulaire asymmetrie zich kan manifesteren in een verkeerde uitlijning van het oog en geassocieerd is met de gevoeligheid voor ongemak bij microzwaartekracht, wat het idee versterkt dat het lichaam zijn oriëntatie snel moet reorganiseren zodra het het zwaartekrachtveld van de aarde verlaat.

Hoewel het artikel in deze specifieke test geen uniform pre- en post-flight-effect voor de groep aantrof, behandelde het onderzoek deze maatregelen als onderdeel van de poging om vroege tekenen van neurovestibulaire aanpassing vast te leggen.

In de praktijk bevestigt het onderzoek dat het evenwichtssysteem is een van de eersten die reageert op de orbitale omgeving en kan andere domeinen van menselijke prestaties beïnvloeden.

Cognitieve prestaties in een ruimteomgeving

Het team voerde ook tien tests uit met de Cognition-batterij, gemaakt door NASA om essentiële functies tijdens de vlucht te monitoren, zoals aanhoudende aandacht, werkgeheugen, reactiesnelheid, visueel zoeken en sensomotorische coördinatie.

Over het algemeen bleef de nauwkeurigheid bij de meeste taken behouden, maar de bemanning was aanzienlijk langzamer in vier tests tijdens de missie.

Bij drie van deze taken ging traagheid gepaard met een verslechterende nauwkeurigheid, met een duidelijke statistische significantie in de motorische praktijktest, die de auteurs ertoe bracht een daling van de cognitieve efficiëntie.

Het effect was niet voor iedereen hetzelfde, omdat een deel van het tekort werd veroorzaakt door een van de deelnemers aan het begin van de vlucht, maar de bevinding suggereert dat een kort verblijf al invloed kan hebben op de mentale behendigheid die nodig is voor operationele routines.

De onderzoekers merken op dat dit soort veranderingen, althans gedeeltelijk, verband kunnen houden met de neurovestibulaire en sensomotorische veranderingen die door microzwaartekracht worden veroorzaakt.

Met andere woorden, wanneer het organisme nog steeds probeert het evenwicht, de beweging en de lichaamsperceptie opnieuw te kalibreren, kan de verwerkingssnelheid er ook onder lijden, zelfs zonder een brede verslechtering van alle geëvalueerde cognitieve functies.

Cardiovasculaire en fysiologische effecten in de ruimte

Op cardiovasculair vlak registreerden slimme horloges de hartslag, de hartslagvariatie, de zuurstofverzadiging, de fysieke activiteit en het energieverbruik gedurende de verschillende fasen van de missie.

De studie vond significante veranderingen tussen de periode vóór de lancering, de dagen in een baan om de aarde en de terugkeer, met verschillende reacties onder de leden, een teken dat aanpassing aan de ruimte niet bij alle organismen op dezelfde manier plaatsvindt.

De auteurs rapporteerden relevante veranderingen in zowel de hartslag als de hartvariabiliteit, naast een duidelijke daling van de fysieke activiteit en het energieverbruik tijdens het verblijf in een baan om de aarde.

Bij een van de deelnemers was er een verlaging van de hartslag en een grotere variabiliteit, vergezeld van een lagere zuurstofverzadiging tijdens de vlucht; Na de landing bleven de cardiovasculaire metingen echter niet afwijken van de uitgangswaarde.

Dit patroon helpt verklaren waarom De ruimtevaartgeneeskunde begon korte missies nader te bekijken.

Het gaat niet alleen om subjectief ongemak of niet-specifieke vermoeidheid, maar om een ​​snelle fysiologische reorganisatie, met repercussies die de autonome controle, hartslag en lichaamsgedrag beïnvloeden in een tijdsinterval dat tot voor kort misschien te klein leek om relevante veranderingen te genereren.

Commerciële ruimtevluchten en uitdagingen voor burgers

Het belang van Inspiration4 ligt niet alleen in wat er met die vier bemanningsleden is gebeurd, maar ook in het soort scenario dat het anticipeert.

Het artikel zelf benadrukt dat de gegevens helpen bij het opbouwen van referenties voor toekomstige privémissies en voor voorbereidende taken vóór de lancering, zonder dat dit betekent dat ruimtevluchten veilig worden verklaard voor alle burgers of dat ze dienen als een definitief selectiecriterium voor passagiers.

Deze voorzichtigheid is essentieel omdat het onderzoek duidelijke beperkingen kent.

De steekproef is klein, er was ter plaatse geen controlegroep op basis van leeftijd en geslacht, en de auteurs stellen zelf dat nieuwe missies met een vergelijkbaar ontwerp nodig zullen zijn om de bevindingen te bevestigen en robuustere causale relaties tussen microzwaartekracht, moleculaire reacties en functionele prestaties te verduidelijken.

Toch bieden de resultaten als geheel een duidelijke boodschap voor de huidige fase van ruimteverkenning.

Het menselijk lichaam begint eerder op de ruimte te reageren dan de intuïtie zou suggereren, en deze reacties verschijnen in lagen variërend van evenwicht en cognitie tot het cardiovasculaire systeem en de cellulaire biologie, zelfs wanneer de meeste markers na de landing terugkeren naar hun vorige niveau.