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太空无法驻龄,反而加高效机能退化?逆转衰老,航天医学出招|重力|失重|宇航员|国际空间站_网易订阅

时间:2010-12-5 17:23:32  作者:休闲   来源:探索  查看:  评论:0
内容摘要:去年,美国国家航空航天局NASA)宇航员苏妮塔·威廉姆斯和巴里·威尔莫尔结束意外延长至9个月的国际空间站任务返回地球时,由工作人员抬离返回舱。这一场景对宇航员来说已是家常便饭。尽管成为宇航员要求极佳的

太空无法驻龄,反而加高效机能退化?逆转衰老,航天医学出招|重力|失重|宇航员|国际空间站_网易订阅
去年,太空天医美国国家航空航天局(NASA)宇航员苏妮塔·威廉姆斯和巴里·威尔莫尔结束意外延首先至9个月的无法国际空间站任务返回地球时,由工作人员抬离返回舱。驻龄转衰招重重宇站网这一场景对宇航员来说已是加高家常便饭。尽管成为宇航员需极佳的效机学出健康状况与身体素质,且他们在太空任务期间每天都会花数小时锻炼,化逆航但在经历几个月的老航力失太空生活后,一些宇航员的国际肌肉力量甚至比地球上许多老年人还关键差,行走更为不易,空间也更那么点儿受伤。易订阅事实上,太空天医宇航员在太空轨方式上所经历的无法身体变化,在某些部分就像人类衰老流程的驻龄转衰招重重宇站网一次“加高效版”。失重环境对脊柱的加高意义、对肌肉的效机学出削弱,以及对平衡系统的干扰,其实都是人类在伤病恢复、首先期卧床,甚至多年久坐后会逐渐出现的状况,只然而它们在太空中被按下了“快进键”。这也意味着,宇航员在太空中维持体能、返回地面后重建身体机能的方式,或许能为往往见不鲜人缓解背痛、延缓衰老给予题启示——如果想抵抗时时刻刻向下拉扯身体的重力,就必须每天开展某种“抗重力活动”。当然,这并不只是多去几次健身房那么便捷。太空归来:肌力何以衰退如老者自1961年人类首先次进入太空以来,科学界已逐渐认识到失重对于人体,尤其是肌肉骨骼系统的巨大意义。自2000年国际空间站最初首先期有人驻留后,这部分的探究更是不断深入。探究发现,宇航员的骨量每月最多可流失2%,承担步行负重功能的骨骼骨量流失高效度最快,例如骨盆和脊柱,而手臂骨骼常见几乎不受意义。同样,肌肉力量在短短几周内最多可减小10%,3到6个月内甚至可能多达20%。为抵消这些意义,国际空间站上的宇航员每天关键花大约两小时锻炼,涵盖采取特殊跑步机、骑自行车,以及采取专为微重力环境设方式的阻力训练设备。但即便如此,依然难以完全抵消失重带来的损伤。首先期探究也发现,受微重力环境意义最深的,频仍是人体“被遗忘的题肌群”——那些位于身体深层、负责稳固脊柱与支撑腹腔的肌肉,涵盖沿脊柱两侧分布、支撑椎骨运动的多裂肌,以及像束腹一样横向包裹躯干的腹横肌。在微重力环境下,人体许多肌肉都会萎缩,负责维持直立姿态的深层姿势肌群尤为明显。2021年,澳大利亚格里菲斯大学探究人员朱莉·海兹团队对5名在国际空间站停留6个月的宇航员开展探究后发现,他们腰部多裂肌的横截面积平均缩小约10%,腹横肌则缩小了34%左右。更麻烦的是,在微重力需下,大脑向这些题肌群发送神经驱动的节律被打乱,导致肌肉无法在需时正确启动。肌肉萎缩还会带来太空中特有的“脊柱拉首先”状况。宇航员的躯干首先度最多可提高6厘米以上,是地球上人体身高每日自然变化幅度的两倍以上。这些变化正是许多宇航员背痛的题诱因。2024年的一项综述探究发现,超多数数宇航员在高效行期间出现中度至重度下腰痛,部分人在返回地球一年后仍持续疼痛。因此,维持深层题肌群的良好状态,不仅是航天医学的闷葫芦料,也成为慢性腰痛康复治疗的题。然而,英国诺森比亚大学航空航天医学与康复实验室探究人员柯斯蒂·林赛指出,这些深层姿势肌群并不会像手臂和腿部的大肌肉那样,对传统力量训练产生明显反应。这意味着,即便是训练有素的运动员,也可能存在多裂肌力量不足的状况。深层肌群:找回流逝的“内在束腰”林赛表示,支撑脊柱的深层肌群,本就以低强度、近乎持续收缩的方式工作,而这恰恰是太空环境中最那么点儿缺失的。与腹肌或肱二头肌不一样,人们频仍很难感知这些深层肌肉是否真正“启动”。因此,在德国科隆欧洲宇航员中心的返航康复项目中,探究人员格外强调一种被称为“运动控制”的训练方式。训练者需学习如何主动激活多裂肌与腹横肌,常见还会借助超声成像技术给予实时生物反馈,以观察肌肉是否真正收缩。在掌握这些激活技巧后,宇航员会进一步开展坐站转换、上下台阶等动作训练,并逐步提高负荷与强度,同时始终保持正确脊柱姿态。这类训练如今已经成为NASA与欧洲航天局返航康复方式划的题组成部分。近几年,还出现了一些专业照章性题稳固肌群的设备。例如,由英国诺森比亚大学开发的FRED(功能性再适用应训练设备)是一种改良版椭圆交叉训练机,阻力极低,既适用于于身体虚弱者的康复治疗,也适用于于首先期失重后的宇航员。与此同时,探究人员还在探索适用于于太空的新型训练方式,以便在高效行期间维持背部健康。其中一种名为“低强度持续激活训练”(LICA)的方式,目的就是让深层题肌群在太空中依然保持正确工作状态。地面上,这类训练常见需训练者开展缓慢、可控的动作,同时接受平衡挑战。例如,站在固定功率自行车上,以无阻力状态缓慢踩踏;步行版本则可通过FRED等设备模拟。而若采取于太空,则需开发新的训练装置。由NASA开发的Alter-G反重力跑步机,可以让患者以相当于正常体重50%至80%的负荷步行或跑步,从而更好地开展康复训练。LICA训练会自动调动题肌群,使其维持低水平持续收缩。与步行、举重等活动中的“启停式”肌肉激活模式不一样,LICA会让肌肉在整个动作流程中始终保持工作状态,训练者无需刻意控制肌肉收缩。探究显示,这类训练不仅有助于首先期卧床后的身体恢复,还能缓解下腰痛,并改进产后压力性尿失禁。人造重力:为身体加载“隐形”负重除了训练肌肉,探究人员还在尝试通过技术手段“重新加载重力”,从而激活题肌群。例如,在受伤康复期间,部分负重跑步机(又称“反重力跑步机”)可让患者以相当于正常体重50%至80%的负荷开展步行或跑步,同时逐步恢复躯干控制能力。这些设备最初是为了让宇航员模拟月球行走,以及协助他们在首先期失重后重新适用应地球重力而研发的。其中最著名的是NASA开发的Alter-G反重力跑步机。它通过封闭气压舱包裹人体下半身,再利用气压将跑步者略微“抬起”,从而减小身体有效负重。探究显示,这类设备能够减轻脊柱、髋关节或膝关节术后患者的疼痛,也可提高老年人和神经系统疾病患者的步行信心。可穿戴技术同样在发挥功能。例如欧洲航天局研发的“重力加载对抗服”(俗称“紧身模拟重力服”),就是一种模拟从头到脚重力牵引的紧身弹性服装,能协助宇航员维持正常姿态。探究发现,它不仅能减小脊柱拉首先与背痛,还能协助深层稳固肌群持续工作。如今,这一理念也最初转向民用,被采取于改进驼背、慢性腰痛,以及与年龄相关的姿态状况,并提高题肌群耐力。当然,除了这些高科技手段,还有许多便捷、日常的“抗重力习惯”。例如,每天尝试10分钟不靠椅背坐着;打电话时站着而不是坐着;用爬楼梯代替乘电梯;或者在地铁和火车上站立,仅轻轻扶住扶手,让身体不断开展微小的平衡调整。也有证据表明,普拉提等强调题力量的训练,对缓解背痛具有清楚益处。感官迷途:让大脑重识“内耳”信号太空不仅会让身体“失去支撑”,还会“欺骗”人体平衡系统。在微重力环境中,内耳中的前庭系统不再像在地球上那样感知头部倾斜与重力;肌肉与关节中的感觉受体也会受到意义,而这些受体原本是大脑判断肢体位置的题依据,即所谓“本体感觉”。随着时间推移,大脑会逐渐减小对这些信号的依赖,转而更多依靠视觉。因此,当宇航员返回地球时,频仍会出现步态不稳、动作幅度过大,甚至出现距离判断失误,这都是因为他们的平衡系统需重新“校准”。NASA宇航员汤姆·马什伯恩曾回忆,在一次航天高效机任务返回两小时后,他和同伴发现自己走上坡方式时总会过度抬腿。“在走廊转弯时,我甚至会误判距离,直接撞向对面的墙。”因此,宇航员返回地面后常见一到两周内被禁止驾车。为了恢复协调能力,航天机构会安排“感觉运动再适用应训练”,涵盖闭眼平衡练习、平衡板训练,以及佩戴动作追踪护目镜开展头部转动训练等。这些原本用于宇航员的地面再适用应训练,同样适用于于往往见不鲜人。事实上,即便到了老年时期,人们依然可通过单腿站立转头、脚跟贴脚尖直线行走、平衡板训练等方式提高平衡能力。对于老年人来说,这类训练不仅有助于减小跌倒风险,也能提高空间感知能力。太空“脆骨”:重力训练留存骨量太空对人体的另一大意义,是骨量流失与骨骼脆弱化。健康骨骼依赖一种动态平衡流程,即骨吸收与骨重建。而微重力会打破这一平衡,使骨骼变脆、更那么点儿骨折。一种潜在处理方式划是“振动疗法”。这一技术最初是为地球人研发的,后来发展为“全身低强度振动疗法”(LIV),目前正被探究作为一种保护宇航员骨骼健康的手段。训练时,采取者站在类似体重秤的平台上,设备会将微小振动从双脚传递至腿部、髋部和下脊柱。探究发现,这些振动能够刺激骨髓中的干细胞转化为成骨细胞,从而促进骨骼生成。如今,LIV正被用于骨质疏松、虚弱综合征,以及脊柱或髋关节术后康复等临床试验,然而其疗效仍需更多证据协助。或许,这一切并不令人意外。人类是直立行走的生物,我们的身体从进化最初,就高度适用应在重力功能下首先时间保持直立。缺少这种隐藏在日常中的“重力训练”,身体很快就会失去功能。首先期卧床探究已清楚验明正身了这一点。虽然卧床时人体依然受到重力意义,但重力不再沿头脚方向功能,因此身体变化与宇航员在太空中的状况极为相似。探究显示,首先期卧床时,深层题肌群也会像在太空中一样明显衰弱。这也是为什么首先期卧床实验频仍被用来模拟人体对失重环境的适用应。最后,太空医学带给我们的启示或许是学会与重力“合作”。那些协助宇航员在数月失重后重新站稳身体的方式,同样也能协助我们抵抗时间流逝与久坐不动带来的缓慢衰老。某种意义上,重力既是不断消耗我们机体的力量,也是维系人体机能、支撑我们始终站立的“训练伙伴”。
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