Under Pressure: Waarom ruimtevaart zo moeilijk is voor de ogen van astronauten

Onderzoekers weten nu misschien waarom ruimtevaart zo moeilijk is voor de ogen - en wat te doen met het probleem.

De waarschijnlijke boosdoener is het ontbreken van een dag-nachtcyclus in de druk binnen de schedels van astronauten, meldt een nieuwe studie. Deze bevinding suggereert op zijn beurt een mogelijke oplossing: het gebruik van een soort vacuümapparaat om die cyclus op te leggen.

De microzwaartekrachtomgeving is moeilijk voor het menselijk lichaam. Zo moeten bemanningsleden aan boord van het International Space Station (ISS) elke dag meerdere uren hard werken om te voorkomen dat hun spieren en botten wegkwijnen. [Het menselijk lichaam in de ruimte: 6 weird feiten]

De ogen lijden ook. Bijna 30 procent van de bemanningsleden van de Amerikaanse spaceshuttle zag zelfs een verlies aan gezichtsscherpte na thuiskomst van hun twee weken durende missies, volgens een rapport uit 2013 van de Amerikaanse National Academy of Sciences. Voor ISS-astronauten, die ongeveer zes maanden orbitale stints bedienen, is het cijfer 60 procent.

Dergelijke visievraagstukken kunnen ernstig en langdurig zijn, of misschien zelfs permanent, en zijn dus een onderwerp van veel zorg voor NASA, die werkt om astronauten naar Mars te krijgen ergens in de jaren 2030. Het duurt zes tot negen maanden om van de aarde naar de rode planeet te vliegen met behulp van de huidige voortstuwingstechnologie, dus de ogen van Mars-pioniers lopen een nog groter risico dan die van ISS-astronauten, als er geen beperkende maatregelen werden genomen.

NASA-onderzoekers, maar ook wetenschappers van verschillende instellingen over de hele wereld, hebben het probleem al sinds laat onderzocht. Hun werk heeft de visuele handicap van astronauten getraceerd op verhoogde intracraniale druk tijdens ruimtevluchten, waardoor hersenvocht op de achterkant van de oogbal wordt gedrukt en licht vervormt.

De nieuwe studie helpt om precies uit te dagen wat er aan de hand is, zeiden teamleden. De onderzoekers rekruteerden acht vrijwillige patiënten uitgerust met "Ommaya-reservoirs" - kathetersystemen geïmplanteerd in het hoofd als een manier om kanker te helpen behandelen. De reservoirs lieten leden van het studieteam toe om de intracraniale druk van de patiënten te meten.

Deze acht vrijwilligers vlogen toen op NASA-vliegtuigvluchten die periodes van microzwaartekracht van 20 seconden bereikten via herhaalde parabolische manoeuvres. De onderzoekers maten de intracraniale druk van de vrijwilligers tijdens deze gewichtloze stints en vergeleken die druk met de waargenomen druk terwijl de patiënten hier op aarde zaten, stonden en zaten.

"Deze uitdagende experimenten behoorden tot de meest ambitieuze menselijke studies ooit ondernomen als onderdeel van het vluchtoperaties parabolische vluchtprogramma, en veranderden de manier waarop we denken over het effect van de zwaartekracht - en de afwezigheid ervan - op de druk in de hersenen," onderzoeksgroepleider Benjamin Levine, een professor interne geneeskunde aan de Universiteit van Texas Southwestern Medical Center, zei in een verklaring.

De onderzoekers ontdekten dat de intracraniale druk in microzwaartekrachtomstandigheden hoger is dan die ervaren tijdens het zitten en staan ​​op aarde, maar lager dan die ervaren tijdens het liggen op vaste grond. Dit maakt intuïtief zin; op aarde heeft de zwaartekracht de neiging om bloed en andere vloeistoffen van het hoofd naar de voeten te trekken wanneer mensen staan ​​of zitten, maar niet zo veel als ze liggen.

De resultaten suggereren dat de constantheid van deze intracraniale druk de visie van astronauten in de ruimte aantast, aldus de onderzoekers; de ogen van ruimtevliegers krijgen niet de onderbreking van 16 uur die de onze hier op aarde krijgen, terwijl we doorgaan met onze dag (en wandelen en zitten).

De onderzoekers bestuderen manieren om de ogen van astronauten een pauze te geven. In eerdere experimenten hebben ze aangetoond dat een vacuüm-achtig apparaat dat over het onderlichaam past, de intracraniale druk kan verlagen wanneer het gedurende 20 minuten per keer wordt toegepast, aldus de leden van het studie-team. Het plan is om de applicatietijd te verlengen tot 8 uur en te kijken wat er gebeurt, voegde ze eraan toe.

"Astronauten zijn in principe achterover liggend de hele tijd dat ze in de ruimte zijn", zei hoofdauteur Justin Lawley, docent interne geneeskunde aan UT Southwestern. "Het idee is dat de astronauten een kledingstuk met negatieve druk of een apparaat met een negatieve druk zouden dragen terwijl ze slapen, waardoor een lagere intracraniale druk ontstaat gedurende een deel van elke 24 uur."

De nieuwe studie werd deze maand gepubliceerd in The Journal of Physiology.