Cómo se está probando el reposo en cama y el ciclismo en gravedad artificial para ayudar a los vuelos espaciales tripulados

Durante dos meses, 12 personas de Francia se pondrán en un "estilo de vida reclinado obligatorio" para estudiar los impactos que la microgravedad tiene en los astronautas y si andar en bicicleta en gravedad artificial podría combatir los efectos negativos que los vuelos espaciales tripulados tienen en el cuerpo. El Bedrest with Artificial Gravity and Cycling Exercise (BRACE) está dirigido por la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Francesa (CNES) y marcará el primer estudio de Bedrest con ciclismo en Europa.

El proyecto acumuló 3.000 expresiones de interés de voluntarios en Francia, pero tras un extenso proceso de selección, 12 personas fueron seleccionadas y actualmente se preparan para 60 días en cama, con un hombro siempre tocando el colchón, inclinado seis grados por debajo de la línea horizontal. con los pies en alto, en nombre de la ciencia.

La NSF se reunió con la Dra. Angelique Van Ombergen, directora de ciencias de la vida de la ESA en exploración humana y robótica, para hablar sobre qué es BRACE y cómo podría beneficiar los vuelos espaciales tripulados.

¿Qué es BRACE?

Con el número de misiones de vuelos espaciales tripulados creciendo cada año, el estudio de los efectos fisiológicos de la microgravedad en el cuerpo humano se ha vuelto fundamental para mantener saludables a los astronautas en el espacio.

"Al ponerlos en la cama durante tanto tiempo e inclinarlos seis grados hacia abajo, se inducen procesos en el cuerpo humano que son similares a los que muestran los astronautas en el espacio", dijo la Dra. Angelique Van Ombergen.

🥱 ¿Tienes problemas para levantarte de la cama hoy?

🛌 12 voluntarios no se levantarán de la cama durante dos meses enteros, ni siquiera para ir al baño, mientras andan en bicicleta y giran en una centrífuga. 🚴‍♂️🔄

Este estudio pionero de reposo en cama ayudará 🧑‍🚀 y 👴: https://t.co/a4cq2yaUmB

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— ESA (@esa) May 27, 2023

Los voluntarios participarán en una de tres categorías: permanecer en la cama todo el tiempo, permanecer en la cama más de 30 minutos al día de ciclismo o permanecer en la cama más de 30 minutos al día de ciclismo en la centrífuga de gravedad artificial. Todo, desde comer, ir al baño y ducharse, se hará acostado.

Los estudios de reposo en cama no son nuevos, pero han atraído más atención en los últimos años. De hecho, en noviembre de 2021, la NASA otorgó a Deutsches Zentrum fur Luft-und Raumfahrt (DLR) en Alemania $ 49,9 millones para apoyar más estudios de reposo en cama.

Este último proyecto sigue a un proyecto similar realizado en 2019, donde la ESA, la NASA y Alemania completaron el primer estudio de reposo en cama con gravedad artificial para probar si tenía un impacto en el deterioro del cuerpo humano en el espacio. Al igual que BRACE, el estudio anterior colocó a los participantes en una centrífuga de gravedad artificial giratoria durante 30 minutos al día para determinar si el giro podría contrarrestar los efectos negativos de la microgravedad. El Dr. Van Ombergen dijo que los resultados preliminares del proyecto no fueron tan beneficiosos como se esperaba, pero cree que BRACE podría producir un mejor resultado.

"Este estudio BRACE es básicamente un seguimiento en el sentido de que estamos viendo una combinación de gravedad artificial y ejercicio de ciclismo en comparación con solo ciclismo, para ver si hay un efecto complementario de la gravedad artificial y para comprender mejor si hay puede ser una posible ventaja o beneficio adicional para salvar [a los astronautas] de los cambios no deseados que vemos en el reposo en cama que imitan algunos de los cambios fisiológicos en los vuelos espaciales", dijo el Dr. Van Ombergen.

Voluntario colocado en la categoría de bicicletas de pared. (Crédito: ESA)

Los participantes que hayan sido asignados a usar la bicicleta sin la centrífuga de gravedad artificial serán sacados de su cama una vez al día y andarán en bicicleta durante 30 minutos en un dispositivo montado en la pared. Los participantes asignados a la gravedad artificial serán sacados de la cama para acostarse en la centrífuga y andar en bicicleta durante 30 minutos, mientras se les hace girar para llevar la sangre hacia sus pies, duplicando la fuerza de la gravedad.

"Alentamos a los voluntarios a alcanzar su máximo esfuerzo en la bicicleta y luego comparar el impacto con aquellos que no andan en bicicleta", explica Rebecca Billette, jefa de investigación clínica en MEDES, el Instituto de Medicina y Fisiología Espacial en Toulouse, Francia. .

El estudio involucra a 14 equipos científicos europeos diferentes y se lleva a cabo en la Clínica Espacial MEDES en Francia.

"Compararemos el impacto de una rutina diaria de ejercicio en una variedad de factores fisiológicos", agregó Billette.

Comienza el estudio BRACE en Francia. (Crédito: ESA)

Reposo en cama y vuelo espacial tripulado

El reposo en cama a largo plazo se ha promocionado como una forma efectiva de imitar la respuesta del cuerpo a la ingravidez. Varios cambios corporales durante el reposo en cama son similares en el espacio, como el flujo de sangre a la cabeza, los cambios de fluidos y la pérdida de masa ósea y muscular. Según la NASA, sin la gravedad que atrae el flujo de sangre a las piernas, las cabezas de los astronautas se llenan de fluidos, lo que provoca el síndrome de cabeza hinchada y patas de pájaro.

"Esperamos comprender el valor agregado de la gravedad artificial a la rutina de ejercicios que siguen los astronautas en la Estación Espacial Internacional (ISS). La tripulación hace ejercicio dos horas al día en órbita. [La gravedad artificial] podría convertirse en una solución efectiva para un cuerpo más saludable. durante misiones espaciales de larga duración, si se pueden superar los desafíos tecnológicos", dijo el Dr. Van Ombergen.

Para leer: Un grupo de 12 voluntarios participa actualmente en el estudio de reposo en cama BRACE en la clínica espacial @Medes_IMPS en #Toulouse.

El estudio duró 88 días, 60 de los cuales estuvieron acostados a -6° de inclinación, es decir con la cabeza más baja que los pies.

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— ESA France (@ESA_fr) May 23, 2023

El principal beneficio de realizar estas pruebas de reposo en cama en la Tierra es que hay muchos menos costos.

"Tenemos muchas menos restricciones y logística, y no necesitamos pensar en cargar o descargar ni nada por el estilo. No necesitamos pensar en la masa, podemos probar más sujetos en menos tiempo, ¿cuál de Por supuesto, en la investigación biomédica es realmente importante. Podemos probar o validar contramedidas que luego podemos probar en el espacio. Entonces, creo que hay muchas ventajas en hacer estos estudios de campo para informar misiones espaciales reales ", dijo el Dr. Van Ombergen. .

Sin embargo, aunque el reposo en cama proporciona una buena representación del cuerpo humano en el espacio, su eficacia es limitada.

"Cuando ponemos sujetos en la Tierra en una cama durante tanto tiempo, hay un desuso de sus huesos y músculos, y es por eso que se deterioran, pero la gravedad sigue ahí", dijo. "Mientras que en el espacio, los astronautas en realidad son bastante activos, pero aún así sus músculos y huesos se deterioran porque no hay gravedad que actúe contra los músculos o afecte el metabolismo de sus huesos".

En un estudio de 2016 publicado por la Sociedad Estadounidense de Fisiología llamado "Reposo en cama de larga duración como análogo a la microgravedad", los autores notaron que una mayor parte del área de la superficie del cuerpo se comprime en el reposo en cama en comparación con el espacio.

El voluntario se somete a pruebas rigurosas durante el reposo en cama de 60 días. (Crédito: MEDES)

"En la microgravedad real, la compresión externa de todas las áreas de la superficie del cuerpo es mínima, mientras que el reposo en cama genera más compresión de los tejidos en una mayor superficie del área del cuerpo. Esta mayor compresión aumenta las presiones de los tejidos y probablemente deshidrata las áreas que soportan peso debido a una mayor presión intersticial". fluya hacia la microcirculación", explicó el artículo.

A pesar de estas advertencias, el Dr. Van Ombergen dijo que el reposo en cama sigue siendo un modelo sólido para validar la tecnología que podría beneficiar los vuelos espaciales tripulados.

Los altibajos de 60 días en la cama

Los 12 voluntarios serán tratados como conejillos de indias humanos durante dos meses y serán pinchados y pinchados durante todo el día, dijo el Dr. Van Ombergen. La ESA y el CNES pasaron por un proceso vigoroso para encontrar a sus participantes, filtrando a aquellos que pudieran tener ciertas enfermedades neurológicas, óseas o musculares.

Los principales criterios de selección fueron que los voluntarios fueran varones, con edad entre 20 y 45 años, en buena forma física, con un IMC entre 20 y 27, y no fumador.

Una vez que comiencen los 60 días, cada participante será ubicado en su categoría: ciclismo, ciclismo con gravedad artificial o reposo en cama. Si bien a los participantes se les brinda información detallada sobre lo que pasarán, la categoría en la que se ubican será completamente aleatoria, lo que, según el Dr. Van Ombergen, puede ser psicológicamente difícil.

Centrífuga de gravedad artificial en DLR en estudio de 2019. (Crédito: DLR)

Los participantes seguirán una rutina muy estandarizada, dijo el Dr. Van Ombergen. "Se despertarán todos los días a la misma hora. Comerán a la misma hora. Sus comidas serán muy estandarizadas, [y] se medirán en términos de los nutrientes que contienen. Necesitan comer una porción específica de ese alimento para asegurarse de que obtengan suficientes nutrientes", dijo.

Incluso cuando terminen su comida, los equipos calcularán lo que queda en el plato para analizar la representación más precisa de lo que entró en su cuerpo, lo que afectará sus resultados.

Además de los 30 minutos de ejercicio para los dos grupos, sus días estarán llenos de pruebas, como biopsias musculares, muestras de orina, escaneos para verificar la composición corporal, recopilación de datos para verificar la presión arterial, frecuencia cardíaca, absorción de nutrientes, gasto de energía , masa ósea y estado de ánimo.

Los participantes tendrán su propio tiempo, pero el Dr. Van Ombergen afirma que será difícil. Se alienta a los participantes a establecer metas, como aprender un nuevo idioma o tomar una clase en línea, para ayudar con el aburrimiento.

Voluntario colocado en reposo en cama inclinado seis grados para imitar la sensación de ingravidez. (Crédito: DLR)

"Desde una perspectiva física, te estás deteriorando hasta cierto punto al estar acostado en la cama durante tanto tiempo y es posible que sientas molestias o algunas cosas que son incómodas, tal vez incluso algo de dolor. Al mismo tiempo, se te pide que participar en todas las investigaciones, que a veces son bastante invasivas o pueden ser un poco dolorosas", dice el Dr. Van Ombergen.

A principios de 2024, la ESA y el CNES realizarán una segunda parte del mismo estudio con otros 12 participantes. Las agencias tendrán entonces un total de 24 personas para analizar. El próximo proyecto será otro estudio de 60 días en Eslovenia centrado en la combinación de ejercicio de vibración y gravedad artificial, explicó la ESA.

Después de 60 días, los participantes se someterán a 14 días de recuperación y seguimiento posteriores al reposo en cama. El estudio comenzó el 4 de abril y finalizará a principios de julio.

(Imagen principal: voluntario de reposo en cama BRACE colocado en una centrífuga de gravedad artificial. Crédito: ESA)