قلب رائد الفضاء يستطيع تحمل الرحلة إلى المريخ

الملخص:

قد لا تشكل الرحلة إلى المريخ تحديًا لقلب الإنسان بالقدر الذي كان يخشاه العلماء ذات يوم. أظهرت دراسة أن رواد الفضاء يتكيفون بشكل جيد مع أشهر من انعدام الوزن. يقدم البحث، الذي نُشر اليوم في مجلة Circulation، أدلة مشجعة على أن البشر يمكنهم تحمل السفر إلى الفضاء إلى المريخ والعمل بشكل طبيعي في ظل جاذبيته الأضعف.

في الدراسة، راقب العلماء حالات القلب لـ 13 رائد فضاء أمضوا حوالي ستة أشهر على متن محطة الفضاء الدولية. وأظهرت النتائج أنه على الرغم من أن رحلات الفضاء تؤثر في البداية على وظائف القلب، إلا أن رواد الفضاء يتكيفون تدريجياً مع البيئة وأن التمارين اليومية عالية الكثافة تلعب دوراً مهماً في الحفاظ على صحة القلب والأوعية الدموية.

بما أن انعدام الوزن والعودة إلى بيئة الجاذبية سيجلبان تحديات لجسم الإنسان، فإن الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) تشعر بالقلق بشأن ما إذا كان القلب والجهاز الدوري لرواد الفضاء يمكنهما التكيف مع بيئة الجاذبية الصغرى للفضاء على المريخ، حيث تبلغ الجاذبية حوالي 38٪ فقط من الأرض.

على الأرض، يحتاج القلب إلى الاستمرار في ضخ الدم ضد الجاذبية، وتحتاج العضلات إلى دعم وزن الجسم؛ في الفضاء، يتم تقليل هذه الأحمال بشكل كبير، ومع مرور الوقت، ستضمر العضلات وحتى القلب. ولكن بعد العودة إلى بيئة الجاذبية، سيتم سحب الدم إلى الجزء السفلي من الجسم. بعد الهبوط، غالبًا ما يعاني رواد الفضاء من أعراض الدوخة والعيون الداكنة وحتى الانخفاض المفاجئ في ضغط الدم. وهذا ما يسمى انخفاض ضغط الدم الانتصابي. ومع ذلك، فإن رواد الفضاء الذين شملتهم الدراسة تكيفوا بشكل عام بشكل جيد مع بيئة الجاذبية الجديدة، ربما بفضل برنامج التمارين المكثفة الذي استمروا فيه طوال المهمة.

كجزء من برنامج "التدابير المضادة للتمارين" التابع لناسا، يمارس رواد الفضاء التمارين لمدة تصل إلى ساعتين يوميًا. يتضمن التدريب 30 إلى 45 دقيقة من تدريب التحمل لتقوية نظام القلب والأوعية الدموية و60 إلى 75 دقيقة من تدريب المقاومة للحفاظ على كتلة العضلات وقوتها. وأوضح جيمس توماس، مؤلف الدراسة ومن كلية الطب بجامعة نورث وسترن فاينبرج: "في بيئة انعدام الوزن، يمكنك الانزلاق وإلقاء التحية على رفاقك بنقرة واحدة فقط من قدمك. ونظرًا لانخفاض كمية التمارين، ستنخفض كتلة العضلات والقلب. ولمواجهة ذلك، تعد التمارين الفضائية أمرًا بالغ الأهمية".

لفهم ما يحدث للقلب أثناء الرحلات الفضائية طويلة الأمد، قام الباحثون بجمع مخططات صدى القلب قبل وأثناء وبعد مهمة كل رائد فضاء. تستخدم فحوصات الموجات فوق الصوتية الموجات الصوتية لتوليد صور ديناميكية للقلب، مما يسمح للموظفين الطبيين بفحص بنية القلب وقياس كفاءة ضخ الدم. كل بضعة أسابيع، يقوم رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية بمسح قلوب بعضهم البعض وإرسال السجلات إلى الأرض. وقام الباحثون بمراقبة التغيرات في وظائف القلب طوال فترة الدراسة. أجرى توماس الدراسة بالتعاون مع بنجامين ليفين من المركز الطبي الجنوبي الغربي بجامعة تكساس ومايكل بونجو من كلية الطب ماكجفرن بمركز العلوم الصحية بجامعة تكساس في هيوستن.

أظهرت نتائج المسح أن قلب رائد الفضاء واجه في البداية صعوبة في التكيف مع بيئة الفضاء. خلال الأسبوعين الأولين في الفضاء، لاحظ الباحثون انخفاضًا في حجم امتلاء القلب، وحجم السكتة الدماغية، والعديد من المقاييس الأخرى لوظيفة القلب والأوعية الدموية. يشير حجم امتلاء القلب إلى كمية الدم التي تدخل القلب بين نبضات القلب، بينما يشير حجم السكتة الدماغية إلى كمية الدم التي يضخها القلب مع كل انقباض. انخفض كلا المقياسين في وقت مبكر من المهمة، مما يشير إلى أن قلوب رواد الفضاء كانت تضخ كمية أقل من الدم بشكل مؤقت مع كل نبضة.

ولكن مع بقاء رواد الفضاء في الفضاء لفترات أطول من الوقت، فإن أنظمة القلب والأوعية الدموية لديهم سوف تتكيف تدريجيًا. تحسن حجم الامتلاء القلبي وحجم السكتة الدماغية تدريجيًا، ليقترب في النهاية من مستويات ما قبل الإطلاق. وتشير هذه النتائج إلى أن القلب قد يكون أكثر قدرة على التكيف مع انعدام الوزن على المدى الطويل مقارنة بالقياسات السابقة، خاصة إذا حافظ رواد الفضاء على نشاط بدني منتظم.

أراد الباحثون أيضًا الإجابة على سؤال مهم بالنسبة للبعثات المستقبلية إلى المريخ: ماذا يحدث عندما يعود رائد الفضاء الذي قضى شهورًا في حالة انعدام الوزن فجأة إلى الجاذبية؟ على الرغم من أن الجاذبية على سطح المريخ أضعف بكثير من الجاذبية على الأرض، إلا أن الطريقة التي تعمل بها قلوب رواد الفضاء ستظل تتغير بعد أشهر من الطفو في الفضاء. ولإعادة إنشاء مثل هذه التأثيرات، أجرى الباحثون اختبارات محاكاة لجاذبية المريخ بعد عودة رواد الفضاء إلى الأرض.

خلال الاختبار، مال كل رائد فضاء إلى أعلى بمقدار 22 درجة من وضعية الاستلقاء للسماح بتدفق الدم إلى الجزء السفلي من الجسم لمحاكاة تأثير جاذبية المريخ على الدورة الدموية. كانت نتائج الاختبار مشجعة: بعد قضاء حوالي ستة أشهر في الفضاء، كان أداء قلوب رواد الفضاء في محاكاة الجاذبية المريخية جيدًا كما كان الحال عندما كانوا في وضع مستقيم على الأرض قبل المهمة. يشير هذا إلى أن رواد الفضاء الذين يحافظون على لياقة القلب والأوعية الدموية أثناء رحلات الفضاء قد يكونون قادرين على التكيف مع الجاذبية الأضعف للمريخ دون التعرض لمشاكل كبيرة في القلب والأوعية الدموية.

على الرغم من أن الدراسة تحتوي على عينة صغيرة الحجم وتستخدم عمليات المحاكاة بدلاً من سيناريوهات الهبوط الحقيقية على المريخ، إلا أنها لا تزال توفر أدلة قيمة لتخطيط المهمة المستقبلية. "بناءً على النتائج التي توصلنا إليها، فمن المعقول الآن الاعتقاد بأن البشر يمكنهم الطيران إلى المريخ، والهبوط بنجاح على المريخ، وتنفيذ العمل على سطح المريخ." قال توماس. (هو هوي جينغ)

معلومات ورقية ذات صلة:

https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.125.078665