Varför kommer vissa astronauter tillbaka från den internationella rymdstationen som behöver glasögon? Ögonproblem är ett av de största problemen som har dykt upp under de senaste tre till fyra åren av rymdstationsvetenskap, som drabbar 20% av astronauterna. Och astronautkontoret tar detta problem mycket på allvar, påpekade Scott Smith, som leder Nutritional Biochemistry Lab vid Johnson Space Center.
Det är ett exempel på hur långvarig vistelse under flygning kan förändra din hälsa. Trots NASA: s bästa ansträngningar försvagas ben och muskler och månader av rehabilitering efter att astronauter tillbringat ett halvt år på rymdstationen. Men de senaste åren har det gjorts framsteg när det gäller att förstå vad mikrogravitet gör med människokroppen - och hur man fixar det.
Ta exempelvis synproblemet. Läkarna trodde att ökad vätskeförskjutning i huvudet ökar trycket på synnerven, en plats på baksidan av ögat som påverkar synen. Det finns några saker som kan påverka det:
- Träning. Astronauter ber om att tilldela 2,5 timmar för träning på den internationella rymdstationen dagligen, vilket innebär cirka 1,5 timmars aktivitet efter installation och övergångar redovisas. Tyngdlyftning komprimerar musklerna och kan tvinga mer blod i huvuden. NASA installerade en avancerad Resistive Exercise Device på rymdstationen som är kraftfullare än föregångaren, men kanske detta också orsakar synproblemet, sade Smith. "Det är ironiskt att träningsapparaten vi är glada för att arbeta muskler och ben kan skada ögonen."
- CO2-nivåer. Denna gas (som naturligt inträffar när människor andas ut) är "relativt hög" på rymdstationen eftersom den tar mer kraft och mer leveranser för att hålla atmosfären renare, sa Smith. "Ökad exponering av koldioxid kommer att öka blodflödet till ditt huvud," sade han. Om detta visar sig vara orsaken, tillade han, är NASA beredd att göra förändringar för att minska koldioxidnivån på stationen.
- Folatproblem (vitamin B).Av de blod- och urindata som samlats in sedan NASA började titta på detta problem hade de tittat på en biokemisk (näringsämne) väg i kroppen som flyttar koldioxid från en förening till en annan. Detta är viktigt för att syntetisera DNA och tillverka aminosyror och involverar flera vitaminer och näringsämnen. Efter att forskare började märka förändringar i folat (en form av vitamin B), sondade de vidare och fann en intressant sak angående homocystein, en typ av aminosyra i hjärtat av den här kolvägen. Det visar sig att astronauterna med synproblem efter flygning hade högre (men inte onormala) nivåer av homocystein i blodet före flygningen, som publicerats här.
"Det spekulerar, men vi tror att genetiska skillnader i denna väg kan på något sätt förändra ditt svar på saker som påverkar blodflödet i huvudet," sade Smith.
Efter att ha hittat dessa väsentligen "omständliga" bevis på en genetisk predisposition för synproblem, föreslog de ett experiment för att titta på gener förknippade med en kolmetabolism. ”För att ge dig en uppfattning om vikten av detta problem, gick vi till varje besättningsmedlem som flygs till rymdstationen eller kommer att flyga till rymdstationen. Vi frågade om de skulle ge oss ett blodprov och titta på deras gener för en kol-meytabolism, ”sade han. "Vi kontaktade 72 astronauter för att göra det, och 70 av dem gav oss blod, vilket är okänt."
Medan NASA försöker spika ner vad som händer med astronautvisionen, har byrån gjort stora framsteg när det gäller att bevara bentätheten under flygningar - för första gången på 50 års rymdflyg, tilllade Smith.
Vi nämnde den avancerade Resistive Exercise Device, en kranviktlyftanordning som installerades och först användes under Expedition 18 2008 och har använts på rymdstationen sedan dess. Det är en stor förbättring jämfört med den tidigare interim Resistive Exercise Device (iRED), som inte gav tillräckligt motstånd, vilket möjliggjorde för vissa astronauter att "max ut" på enheten och inte kunde ytterligare öka viktlyftbelastningarna efter några veckors eller månader med användning.
"Vi flög iRED på stationen och benförlusten på stationen såg ut precis som den gjorde på Mir, det vill säga utan någon resistiv träningsanordning tillgänglig," sa Smith. Men det förändrades drastiskt med ARED, som har dubbelt så mycket lastkapacitet. Besättningarna åt bättre, upprätthöll kroppsvikt och hade bättre nivåer av vitamin D jämfört med dem som gick tidigare. Det mest påfallande upprätthöll de sin bentäthet på förbelysningsnivåer, som det här dokumentet visar.
Medan vi tänker på ben som att vara cementliknande och oföränderliga (åtminstone tills du bryter en!), Är det faktiskt ett organ som alltid bryter ned och reformerar. När nedbrytningen accelererar, till exempel när du inte lägger vikt på den i bana, tappar du bentätheten och löper högre risk för sprickor.
Varför är okänt, förutom att säga att benet verkar förlita sig på någon form av "signalering" som indikerar att laster eller vikter sätts på det. Omvänt, om du ska lägga mer vikt på dina ben - kanske bära en ryggsäck med vikter på det - skulle ditt skelett gradvis bli större för att rymma den extra vikten.
Även om det är spännande att ARED upprätthåller bentätheten, är frågan om kroppen kan upprätthålla två processer som sker snabbare än före flygningen: nedbrytning och uppbyggnad av ben. Mer studie kommer att behövas, sade Smith, för att fastställa om detta påverkar benets styrka, vilket i slutändan är viktigare än bara mineraltäthet. Näring och träning kan också optimeras för att ytterligare möjliggöra bättre benbevarande.
Det är en av de saker som forskarna är glada över att studera med det kommande ettåriga uppdraget till den internationella rymdstationen, när Scott Kelly (NASA) och Mikhail Kornienko (Roscosmos) kommer att vara en av ett litet antal människor att göra ett kalenderår i rad i rymden. Benet "ombyggnad" planeras inte ut efter sex månader, men kanske kommer det att närma sig ett år.
Smith påpekade att kvaliteten på hälsodata har också förbättrats sedan de långvariga Mir-uppdragen från början till mitten av 1990-talet. Specifika markörer för bennedbrytning och bildning upptäcktes och implementerades just under den tiden, medan de idag vanligtvis används inom medicin. Mellan detta och det faktum att NASAs Mir-data kommer från uppdrag med kortare tid, sa Smith att han verkligen ser fram emot att se vad året i rymden kommer att berätta för forskare.
Detta avslutar en tredelad serie om astronauthälsa. För två dagar sedan: Varför människovetenskap är så svårt att göra i rymden. Igår: Hur får vi övningar att fungera i Zero G?
