درمان بیماری های زمینی در فضا

بررسی تفاوت های وضعیت بدن در زمین و فضا

هنگامی که یک کوله سنگین را از زمین بلند می کنید یا وقتی سعی می کنید یک دوچرخه را در یک سربالایی از پایین به سمت بالا برانید، کاملاً نیروی جاذبه را احساس می کنید. علاوه بر این فضانوردان نیز پس از بازگشت از سفرهای طولانی مدت خود در فضا هنگامی که روی برانکارد قرار می گیرند، تحت تاثیر این نیرو هستند. جاذبه تنها یک نیرو نیست، بلکه یک سیگنال نیز هست؛ سیگنالی که مشخص می کند بدن چگونه باید عمل کند. به عنوان مثال میزان قدرتی که ماهیچه ها و استخوان ها به هنگام حرکت می توانند داشته باشند، تحت تاثیر این نیرو است. در گرانش صفر (حالت بی وزنی) ماهیچه ها به سرعت تحلیل می روند، چرا که بدن متوجه می شود دیگر نیازی به آنان ندارد. ماهیچه های موجود در پا و ستون مهره ها برای برقراری وضعیت و حفظ تعادل بدن دائماً در حال پیکار با جاذبه هستند. در صورتی که از این ماهیچه ها هیچ گونه استفاده یی نشود به سرعت تحلیل رفته و حدود ۲۰ درصد از حجم خود را از دست می دهند. تخمین زده شده است سرعت تحلیل رفتن ماهیچه ها حدود پنج درصد در هفته است. در مورد استخوان ها این تحلیل رفتگی بسیار کمتر است. دانشمندان میزان تحلیل رفتن استخوان ها را در فضا حدود یک درصد در ماه برآورد کرده اند و با استفاده از مدل ها توانسته اند نشان دهند تحلیل رفتگی می تواند از ۴۰ تا ۶۰ درصد متغیر باشد.

فشارخون هم نیروی جاذبه را احساس می کند. روی زمین و هنگام ایستادن، فشارخون در پاها افزایش یافته و به ۲۰۰ میلی متر جیوه می رسد. در این هنگام فشارخون مغزی پایین تر و حدود ۶۰ تا ۸۰ میلی متر جیوه است. در فضا به علت نبود نیروی جاذبه، اختلاف فشارخون بین ناحیه سر و انگشتان پا از بین می رود و در نتیجه فشارخون در تمامی قسمت های بدن یکسان شده و به ۱۰۰ میلی متر جیوه می رسد. فضانوردان به دنبال این تغییر در فشارخون دارای قیافه یی غیرعادی می شوند. صورتشان آبگون و پف کرده شده و پاهایشان به علت از دست دادن حدود دو لیتر مایع (هر کدام از پاها یک لیتر) بسیار لاغر می شود. علاوه بر این، تغییر در فشارخون باعث به وجود آمدن یک سیگنال می شود، چرا که بدن انتظار یک اختلاف فشارخون بین سر و پاها را دارد و وجود فشارخون زیاد در مغز موجب به صدا در آمدن این زنگ خطر می شود؛ بدن دارای مقدار خون زیادی است.

در نتیجه این پیغام نادرست، فضانوردان حدود ۲۲ درصد از حجم خون خود را در عرض ۲ تا ۳ روز از دست می دهند. کم شدن حجم خون نیز به نوبه خود روی قلب تاثیر می گذارد. دکتر «ویکتور اشنایدر» مسوول تحقیقات پزشکی ستاد فرماندهی ناسا در توضیح این مطلب می گوید؛ «اگر شما خون کمی داشته باشید، قلب شما نیز خون کمتری را در هر ضربان پمپ می کند، بنابراین قلب نیز به تدریج به سمت تحلیل رفتن پیش می رود.» سوالی را که می توان در اینجا مطرح کرد این است که اهمیت این تحلیل رفتن ها در چیست؟ ممکن است تصور کنید فضانوردان تا ابد در فضا می مانند. اما این تصور غلط است، چرا که فضانوردان در نهایت به زمین بازمی گردند و بدن آنها باید خود را برای مقابله با کشش بی امان نیروی جاذبه آماده و تنظیم کند. فضانوردان در فضا، غالباً به حالت وارونه و معلق بوده اند، اما پس از بازگشت به زمین باید به حالت اولیه درآمده و در حالت عادی قرار گیرند، اما این امر ضرورتاً آسان نیست چرا که هر یک از پارامترهای یاد شده برای بازگشت به حالت اولیه به زمان زیادی نیاز دارد.

«اشنایدر» می گوید؛ «فضانوردان هنگام بازگشت به زمین بسیار تشنه می شوند، چرا که کافی نبودن خون در رگ های خونی باعث به وجود آمدن یک سیگنال می شود و در نتیجه این سیگنال است که آنها آب زیادی می نوشند و در عوض ادرار کمی را دفع می کنند. بنابراین حجم خون فضانوردان در عرض چند روز پس از بازگشت آنها به زمین به مقدار اولیه خود برمی گردد. اما در مورد استخوان ها ثابت شده است که این بازگشت به حالت اولیه بسیار سخت تر و تا حدودی ناممکن است.»

به دنبال بررسی های صورت گرفته مشخص شده است برای فضانوردانی که مدت سه تا شش ماه در فضا بوده اند، دو تا سه سال وقت لازم است تا استخوان هایشان به شکل اولیه خود برگردند. علاوه بر این مطابق یافته های تحقیقات دیگر، ممکن است استخوان ها هرگز به حالت اولیه خود برنگردند. به همین دلیل است که فضانوردان باید در فضا بسیار ورزش کنند. اما ورزش در فضا با ورزش در روی زمین کاملاً متفاوت است. «اشنایدر» در توضیح این مطلب می گوید؛ «روی زمین نیروی جاذبه به طور خودکار مقاومتی ایجاد می کند که این مقاومت باعث باقی ماندن استخوان ها و ماهیچه ها در وضعیت فعلی خود می شود. در فضا اگرچه ممکن است شما همین مقدار ورزش را انجام دهید، اما نیروی جاذبه را احساس نمی کنید.»

در حال حاضر طرح های گوناگونی برای تقلید تاثیر نیروی جاذبه برای حفظ وضعیت بدن پیشنهاد شده است. دانشمندان روسی امیدوارند بتوانند این مقاومت را با استفاده از چرخ عصار متشکل از تعداد زیادی طناب ایجاد کنند. آنها می گویند فضانوردان می توانند به این چرخ عصار سنگین متصل شده و شروع به دویدن کنند. اما نکته حائز اهمیت در این طرح این است که کارایی این طرح در جلوگیری از تحلیل رفتن استخوان ها هنوز ثابت نشده است، چرا که فضانوردان تنها ۶۰ تا ۷۰ درصد از وزن بدن خود را می توانند با این وسیله ورزش دهند. ابزار تمرین مقاومت موقت (IRED) نیز که به وسیله ناسا طراحی شده است، در حال حاضر مورد بازبینی قرار گرفته است. این ابزار شامل جعبه های کوچکی است که هنگام ورزش هر کدام از آنها می توانند حدود ۳۰۰ پوند مقاومت ایجاد کنند. علاوه بر این وسایل «هارگنز» و همکاران او نیز مشغول بررسی ابزار فشار منفی روی وزن کم هستند. آنها امیدوارند با به کارگیری فشار منفی روی بدنی که وزنش کاهش یافته است، بتوانند وزن از دست رفته را جبران کنند. «هارگنز» می گوید؛ «با کمک این طرح می توان از تحلیل زیاده از حد ماهیچه ها و رگ های قلبی جلوگیری کرد. همچنین به نظر می رسد این طرح در کاهش تحلیل رفتن استخوان ها نیز موثر است.»

نکته جالب توجه در این طرح این است که فضانوردان را قادر می سازد با وزنی بین ۱۰۰ تا ۱۲۰ درصد آنچه روی زمین احساس می کنند به تمرین های خود در فضا ادامه دهند. علاوه بر این برخلاف طرح های قبلی باعث حفظ اختلاف فشار خون از ناحیه سر به سمت پاها می شود و در واقع فشار خون در پاها افزایش می یابد. «هارگنز» می گوید؛ «شواهدی به دست آمده که نشان می دهد سیستم های بدن با یکدیگر برهمکنش دارند. به عنوان مثال شما نمی توانید تنها از وزنه های سنگین استفاده کرده و امیدوار باشید استخوان ها به فرم اولیه خود برگردند، بدون اینکه به جریان خون در آن استخوان توجهی داشته باشید.»

دانشمندان امروزه از چگونگی تاثیر سیگنال های نیروی جاذبه روی حفظ قدرت ماهیچه ها و استخوان ها اطلاع چندانی ندارند. آنها می گویند؛ «ما می دانیم که نیروی جاذبه به نحوی از یک سیگنال مکانیکی به یک سیگنال شیمیایی تبدیل می شود. ما چیزهای زیادی را در مورد سیگنال های شیمیایی می دانیم، اما سیگنال های مکانیکی هنوز هم به صورت یک معما باقی مانده اند.»

«اشنایدر» می گوید؛ «حل این مشکلات می تواند به درمان افرادی که قادر به استفاده مناسب از نیروی جاذبه در روی زمین نیستند منتهی شود.» سالخوردگی یک مثال واقعی از این قضیه است. زندگی در بی وزنی در واقع تاثیرات پیری را تقلید می کند. افراد سالخورده نیز باید همانند فضانوردان با کاهش جاذبه مبارزه کنند. آنها مجبورند اکثر اوقات روی زمین بنشینند که این عمل موجب تحلیل رفتن استخوان ها، ماهیچه ها و کاهش حجم خون این افراد می شود. اگر دانشمندان بتوانند سیگنال های تولیدکننده ماهیچه و استخوان های نیرومند را شناسایی کنند، نتایج حاصله می تواند در تولید قرص ها و تمرین های جدیدی که موجب ایجاد این سیگنال ها در روی زمین می شود، موثر واقع شود.

«اشنایدر» می گوید؛ «ما تحقیقات خود را شروع کرده ایم و به تغییراتی که می تواند در انسان ایجاد شود نگاه می کنیم و البته در این بین سوالات اساسی بسیاری مطرح است که بدون جواب مانده است.»

کارن میلر

ترجمه؛ زینب همتی

FirstScience.com