agosto 14, 2022

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¿Cómo afecta la baja gravedad a los músculos de los astronautas y sus respuestas nerviosas?

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Resumen: Los investigadores revelan cómo los astronautas pueden evitar los problemas neuromusculares que se producen como resultado de un vuelo espacial prolongado.

fuente: Universidad Doshisha

Entre las muchas funciones que realizan los músculos esqueléticos, es importante mantener nuestra postura. Si no fuera por estos músculos, la gravedad de la Tierra nos dificultaría ponernos de pie y caminar. El grupo de músculos, que se encuentran principalmente en las extremidades, la espalda y el cuello, responsables de mantener nuestra postura y permitirnos movernos contra la fuerza de la gravedad, se denomina con razón músculos «antigravedad».

Pero, ¿qué sucede con estos músculos cuando no hay gravedad (o ‘descarga’ de fuerza gravitacional) contra la cual actuar? La pregunta puede parecer tonta para algunos, ¡pero no para un astronauta a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS)!

En el espacio exterior, donde la gravedad es mínima, nuestros músculos (especialmente los antigravedad) no se usan mucho, lo que puede atrofiarse y cambiar su estructura y propiedades. De hecho, se sabe que los músculos de la pantorrilla disminuyen de tamaño durante el vuelo en el espacio.

Entonces, ¿cómo pueden los astronautas evitar estos problemas neuromusculares?

Un equipo de investigadores de Japón dirigido por el Dr. Yoshinobu Ohira de la Universidad de Doshisha en Japón se dispuso a encontrar la respuesta.

El equipo también incluyó al Dr. Takashi Ohira, que trabaja con la Universidad Doshisha y la Universidad Kindai, Japón. Fuminori Kawano, asociado con la Universidad de Doshisha y la Universidad de Matsumoto, Japón; Dr.. Katsumasa Goto de la Universidad Doshisha y la Universidad Toyohashi Suzu, Japón; y el Dr. Hiroshi Kaji de la Universidad de Kindai.

Recientemente pudieron estudiar las respuestas de las propiedades neuromusculares a la descarga de la gravedad y compartir ideas basadas en investigaciones sobre cómo los astronautas pueden evitar problemas neuromusculares durante vuelos espaciales prolongados.

Esta revisión, disponible en línea el 10 de marzo de 2022 y publicada en el Volumen 136 de Revisiones de neurociencia y biocomportamiento Mayo de 2022: escrito en respuesta a una invitación a los autores para que contribuyeran en un número especial.

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Titulado «Neurociencia espacial», este lanzamiento tenía como objetivo conmemorar el primer aterrizaje humano en la luna, como parte de la misión lunar Apolo 11 de la NASA.

El equipo revisó cómo las propiedades morfológicas, funcionales y metabólicas del sistema neuromuscular responden a actividades antigravedad reducidas. Primero observaron modelos de simulación de humanos y roedores y también vieron cómo la actividad de los nervios motores eferentes y aferentes regula las propiedades neuromusculares.

Su revisión indica que la actividad neuronal aferente (que incluye señales enviadas desde el músculo esquelético al sistema nervioso central durante la actividad muscular) juega un papel clave en la regulación de las propiedades musculares y la actividad cerebral.

La inhibición de las actividades musculares antigravedad conduce a la remodelación de los sarcomas (la unidad estructural de los músculos), lo que conduce a una disminución en su número, lo que conduce a una mayor disminución en el desarrollo de la fuerza y, en última instancia, conduce a la atrofia muscular.

También se observa una disminución de la amplitud del electromiograma en los músculos antigravedad, es decir, el sóleo y el músculo aductor largo. Esto indica que la exposición a ambientes de baja gravedad afecta no solo a los músculos, sino también a los nervios.

La descarga por gravedad degrada el control motor y se ve como un deterioro de la coordinación del músculo antagonista y una mecánica alterada. También se ha observado que las tripulaciones de vuelo tienen dificultades para caminar después del vuelo espacial, a pesar de que hacían ejercicio regularmente en la Estación Espacial Internacional.

Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional deben utilizar cintas de correr, bicicletas ergométricas y equipos de entrenamiento de resistencia para contrarrestar el efecto de la baja gravedad en el sistema neuromuscular y proteger su salud física.

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Sin embargo, estas contramedidas basadas en el ejercicio no siempre son efectivas para prevenir algunos cambios neuromusculares no deseados.

Pueden surgir desafíos adicionales cuando los astronautas están expuestos a un entorno de microgravedad durante seis meses o más; Por ejemplo, en su camino hacia o desde el planeta Marte. Por lo tanto, esta revisión tiene implicaciones significativas para el campo de la investigación espacial, con un enfoque particular en la salud de los astronautas (recomendaciones mencionadas por los autores).

La inhibición de las actividades musculares antigravedad conduce a la remodelación de los sarcomas (la unidad estructural de los músculos), lo que conduce a una disminución en su número, lo que conduce a una mayor disminución en el desarrollo de la fuerza y, en última instancia, conduce a la atrofia muscular. La imagen es de dominio público.

Los cambios en las características musculares debido a la descarga de la gravedad pueden estar relacionados con la disminución de la actividad neural, así como con el estrés mecánico dependiente de la contracción y/o el estiramiento.

La estimulación adecuada del músculo sóleo parece reducir la posibilidad de atrofia. Por lo tanto, durante el ejercicio, los astronautas deben caminar o correr lentamente mientras aterrizan con un golpe con el pie hacia atrás (usar una cuerda elástica también ayudará). El estiramiento pasivo periódico de la plantilla también parece ser eficaz.

Por lo tanto, la información desde una perspectiva única, como se analiza en esta revisión, puede desempeñar un papel importante en el desarrollo de contramedidas apropiadas contra los problemas neuromusculares para futuras misiones de exploración espacial humana de larga duración.

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Los astronautas de la Estación Espacial Internacional agradecerán al equipo de investigación por compartir estos útiles conocimientos. Mientras tanto, ¡les deseamos a los investigadores buena suerte en su próxima misión!

Financiación: Este estudio fue apoyado, en parte, por el Proyecto Space-DREAM de la Universidad de Doshisha para YO y la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (JSPS) KAKENHI, y los números de subvención JP19K07291 para YO y JP21K21000 para TO. Los financiadores no tienen ningún papel en ningún aspecto de este manuscrito.

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Sobre esta investigación en Neuroscience News

autor: Juan Keita
fuente: Universidad Doshisha
Contacto: John Keita – Universidad de Doshisha
imagen: La imagen es de dominio público.

búsqueda original: acceso cerrado,
«Respuestas neuromusculares a descargas y posibles contramedidas durante misiones de exploración espacialEscrito por Yoshinobu Ohira et al. Revisiones de neurociencia y biocomportamiento


Resumen

Respuestas neuromusculares a descargas y posibles contramedidas durante misiones de exploración espacial

Revisamos principalmente las respuestas de las propiedades neuromusculares de la suela y los posibles mecanismos. La actividad neuronal sensorial en respuesta al acortamiento pasivo y/o la contracción activa, asociada con la flexión plantar o la dorsiflexión de la articulación del tobillo, puede desempeñar un papel esencial en la regulación de las propiedades musculares.

El acortamiento pasivo de las fibras musculares y del sarcolema impide el desarrollo de tensión, electromiografía (EMG) y EMG del nervio aferente. la remodelación del sarcómero, que reduce el número total de sarcómeros en una sola fibra muscular, lo que da como resultado una recuperación de la longitud en cada sarcómero, se estimula en la planta del pie después de la descarga crónica.

Aunque se incrementó la actividad del electromiograma y se desarrolló tensión en cada sarcómero, la tensión total generada por todo el músculo fue aún menor debido al reducido número de sarcomas. Por lo tanto, la atrofia muscular continúa progresando.

Además, caminar lentamente o correr aterrizando con golpes de la parte posterior del pie mientras se aplica una mayor fuerza de reacción del suelo, que estimula el movimiento de la suela, puede ser una contramedida eficaz. El estiramiento pasivo periódico, pero no crónico, también puede ser efectivo.

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