Come l'abitare si adatta allo spazio

In precedenza, i grandi esploratori, navigatori, conquistatori dell'impossibile percorrevano distanze incredibili attraverso mari e oceani, spinti dal loro progresso tecnico. Le terre inutilizzate e inesplorate della civiltà sono quindi "scomparse" dalla faccia del globo.

Oggi gli astronauti volano nello spazio e trascorrono sei mesi in orbita terrestre a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, praticamente privi di gravità. Domani, i viaggi spaziali sulla Luna o su Marte potrebbero durare diversi anni. Grandi cambiamenti per il corpo umano.

In effetti, i cambiamenti ambientali nello spazio sono molto importanti e modificano in modo permanente il funzionamento degli esseri viventi che, fino ad allora, si sono evoluti lentamente per adattarsi alle modificazioni ambientali, come il loro ambiente o il clima. La “biologia spaziale” si applica alla comprensione dei fenomeni indotti dai cambiamenti nell'ambiente di vita degli esploratori spaziali, e il supporto è necessario per controllarne meglio le conseguenze sugli organismi dei nostri astronauti.

Corpi senza gravità

La gravità ha plasmato il mondo animale e vegetale per milioni di anni. Se non esistesse, non avremmo bisogno di un sistema cardiovascolare così complesso. Ad esempio, il meccanismo di protezione che ci permette di mantenere la normale circolazione cerebrale quando cambiamo rapidamente posizione (da sdraiati a in piedi in particolare) è legato all'esistenza della gravità. Suo'ortostatismo. È lo stesso per il sistema osseo e muscolare, adattato alla gravità terrestre, perché trascorriamo la maggior parte della nostra vita per combattere la gravità.




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Tutte le funzioni fisiologiche sono affrontate nella medicina spaziale. Alcuni sono particolarmente importanti per il benessere e le prestazioni degli astronauti, poiché richiedono un adattamento all'ambiente spaziale. Questi sono ad esempio i sistemi cardiovascolare, muscoloscheletrico, neurosensoriale, la nutrizione, l'energia, la radiobiologia e la psicologia. Tutta questa ricerca in biologia spaziale ha effettivamente applicazioni nella medicina quotidiana.

La circolazione sanguigna, al centro degli studi da Laïka

L'assenza di gravità, ma anche il confinamento e le radiazioni cosmiche, hanno ripercussioni sulla regolazione cardiovascolare.

Il cane Laïka, il primo essere vivente nello spazio.
RV1864, Flickr, CC BY-NC-SA

Fin dall'inizio della conquista dello spazio, abbiamo dovuto studiare se il cuore e i vasi sostenessero un viaggio in microgravità. Così, la pressione sanguigna e la frequenza cardiaca del cane Laïka sono state monitorate durante il suo volo nel 1957. Queste misurazioni hanno mostrato che il sistema cardiovascolare può adattarsi relativamente bene e paradossalmente a questo ambiente, perché i vincoli che gli vengono imposti sono in realtà più deboli che su Terra.

È al ritorno sulla Terra che il sistema cardiovascolare non corrisponde alla gravità. Quindi si verifica a sindrome da decondizionamento cardiovascolare, causati dall'inattività fisica e dai trasferimenti di fluidi indotti dalla microgravità. La sindrome da decondizionamento, rapidamente reversibile dopo il ritorno sulla Terra, fu descritta già nel 1945 in un altro contesto, da A. Keys, in pazienti costretti a letto per lungo tempo.

Della necessità della palestra spaziale

L'apparato locomotore ci permette di camminare e correre "contro la gravità", con una specifica percezione del movimento e dell'orientamento. È stato modellato dalla gravità costante sulla Terra (vale 1g), ma è ovviamente molto difficile fare esperimenti che cambino il valore o la direzione del campo gravitazionale... se non andando nello spazio (o in volo parabolico, ma l'esperienza è molto più breve).

Thomas Pesquet a bordo della ISS nel 2017 presenta la palestra degli astronauti, una delle principali contromisure messe in atto per combattere i disturbi muscoloscheletrici.

Testare individui che vivono in gravità modificata consente quindi di studiare il ruolo specifico della gravità sul tessuto osseo in particolare. L'assenza di gravità, infatti, ne modifica la massa, la struttura e la resistenza, e il tempo necessario per recuperarle. è più lungo della durata della missione.

L'esposizione alla microgravità durante il volo spaziale provoca anche disorientamento spaziale, cambiamenti nel modello corporeo e movimenti del braccio e gesti di precisione alterati. Queste alterazioni sono dovute all'assenza di un quadro di riferimento gravitazionale fornito dal otoliti, piccoli cristalli situati nell'orecchio interno, che si muovono quando la testa si muove e quindi modificano i segnali propriocettivi, ma che malfunzionano in assenza di gravità. Nello spazio, gli astronauti mostrano una preferenza per le informazioni visive.




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Il volo spaziale comporta anche una drastica riduzione dell'attività fisica, che può portare a lo sviluppo di disordini metabolici, comeinsulino-resistenza o dislipidemia. Il loro ruolo è sempre più evidente nelle patologie legate alla sedentarietà sul terreno: obesità, diabete, ipertensione arteriosa, o come fattore di rischio per psicopatologie.

Attenzione ai raggi cosmici! Quale crema solare per gli astronauti?

L'esposizione alle radiazioni ionizzanti è una delle principali componenti del pericolo associato all'esplorazione dello spazio. Le sorgenti di radiazione sono ben definite: alla radiazione all'interno del vaso si aggiungono radiazioni solari e galattiche, poiché non beneficiano della protezione della magnetosfera terrestre. D'altro canto, i rischi biologici associati all'esposizione prolungata a queste radiazioni rimangono difficili da valutare.

Le particelle solari che causano l'aurora boreale sono solo un esempio delle radiazioni provenienti dallo spazio a cui sono sottoposti gli astronauti.
NASA, CC BY-NC

Infatti, l'esposizione alle radiazioni spaziali pone complesse questioni di interesse scientifico, medico e sociale che sono, per la maggior parte, identiche a quelle poste dalla radiologia diagnostica. Questo è particolarmente il caso di rischio di tumori indotti da radiazioni, il fenomeno dell'ipersensibilità alle basse dosi di radiazioni, gli effetti di dosi ripetute e radiosuscettibilità individuale radiazione, che provoca trasformazioni cellulari.

Psicologia e socializzazione: l'uomo oltre la sua meccanica

Un viaggio su Marte dovrebbe durare più di 500 giorni. Questa nuova dimensione nello spazio e nel tempo dovrà essere presa in considerazione nei progetti futuri, facendo riferimento al concetto di “micro-aziende auto-organizzate”. Durante le missioni interplanetarie, gli equipaggi devono essere completamente autonomi. In particolare, il sistema di supporto vitale (riciclaggio di acqua, ossigeno, anidride carbonica) potrebbe avere un impatto sul comportamento nel tempo.

Inoltre, le prospettive di missioni interplanetarie sulla Luna o su Marte indirizzano la ricerca verso nuovi fattori psicologici, ad esempio isolamento, confinamento e monotonia, e nuovi fattori sociologici, come genere, cultura, gruppo.

Contromisure, la chiave per la salute nello spazio

Fin dai primi voli spaziali, le agenzie spaziali internazionali sono venute a conoscenza dei numerosi effetti negativi dell'ambiente sui corpi degli astronauti. La conquista dello spazio non poteva essere fatta senza preservare la salute degli astronauti per garantire la loro sopravvivenza e il successo della missione. Nascono così i protocolli per prevenire queste alterazioni fisiologiche, che vengono chiamate “contromisure”. Con l'ingresso dei programmi marziani nella fase esplorativa, che imporranno voli di due o tre anni, si svilupperanno protocolli ottimali per il mantenimento della salute degli astronauti diventa una priorità assoluta.

Le attuali contromisure sono principalmente l'esercizio fisico, le contromisure nutrizionali o farmacologiche. Recentemente sono state sviluppate anche vibrazioni, stimolazione elettrica o persino centrifugazione. Queste contromisure sono generalmente trattamenti raccomandati per le persone sulla Terra che soffrono, ad esempio, di osteoporosi, insufficienza renale, danno arterioso e venoso, sarcopenia o resistenza all'insulina. Vengono prima testati sulla Terra in esperienze di prolungato riposo a letto.

Stile di vita sedentario, un problema di salute pubblica del XNUMX° secolo nello spazio... e sulla Terra

Sebbene lo spazio sia un ambiente unico, ci sono ovvi paralleli tra volo spaziale, invecchiamento e immobilizzazione, ma anche per noi sulla Terra per ridurre gli effetti dannosi dell'inattività sulla salute generale. L'OMS ha tempo stile di vita sedentario classificato tra le prime 10 cause di morte e disabilità nel mondo.

L'inizio del terzo millennio vedrà moltiplicarsi i progetti di esplorazione del sistema solare. A differenza delle barche che hanno solcato gli oceani con equipaggi, le nuove navi che attraversano lo spazio interplanetario non sono attualmente abitate da umani ma da robot, il che rende le missioni molto meno restrittive.

Guillemette Gauquelin-Koch, Responsabile delle Scienze della Vita al CNES, Centro nazionale per gli studi spaziali (CNES)

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto licenza Creative Commons. Leggi ilarticolo originale.

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