قلب فضائيون يجتازون اختبارًا مفاجئًا استعدادًا لرحلة إلى المريخ

تشير دراسة جديدة مفاجئة إلى أن قلوب رواد الفضاء قد تكون أفضل استعدادًا للرحلة الطويلة إلى المريخ مما كان يعتقد العلماء. مصدر الصورة: AI/ScienceDaily.com

قد تكون الرحلة إلى المريخ أقل تحديًا لقلب الإنسان مما كان يخشاه العلماء. تشير دراسة جديدة إلى أن رواد الفضاء يمكنهم التكيف بشكل ملحوظ مع أشهر من انعدام الوزن، مما يوفر أدلة مشجعة على أن البشر يمكنهم تحمل الرحلة الطويلة إلى الكوكب الأحمر والعمل في ظل جاذبيته الأضعف.

راقب الباحثون من نورث وسترن ميديسين وجامعة جنوب غرب تكساس وجامعة هيوستن الطبية قلوب 13 رائد فضاء قضوا حوالي ستة أشهر على متن محطة الفضاء الدولية. أظهرت نتائجهم أنه على الرغم من أن الطيران الفضائي أثر في البداية على أداء القلب، إلا أن رواد الفضاء تكيفوا تدريجيًا، ولعب التمرين اليومي المكثف دورًا مهمًا في الحفاظ على صحتهم القلبية الوعائية.

أحد المخاوف الرئيسية لوكالة ناسا بشأن إرسال البشر إلى المريخ هو كيفية استجابة قلوبهم وأجهزتهم الدورية عندما يغادرون ظروف انعدام الوزن (المعروفة باسم الجاذبية الصغرى) ويواجهون جاذبية المريخ، والتي تبلغ حوالي ثلث قوة جاذبية الأرض.

تشجيعًا لذلك، وجد الباحثون أن رواد الفضاء لم يظهروا أي علامات كبيرة للإجهاد القلبي الوعائي عند تعرضهم لجاذبية المريخ المحاكاة بعد عودتهم إلى الأرض.

قال الدكتور جيمس توماس، المؤلف الرئيسي للدراسة وأستاذ الطب في قسم أمراض القلب في كلية الطب بجامعة نورث وسترن فاينبرغ: "مع نتائجنا، هناك الآن سبب للاعتقاد بأننا سنكون قادرين على عبور المريخ، والوصول إلى هناك والعمل فعليًا على سطح المريخ".

الدراسة، التي نشرت الشهر الماضي في مجلة Circulation، هي الأولى من نوعها التي تحقق كيف يستجيب القلب لجاذبية المريخ المحاكاة بعد فترة طويلة في الفضاء.

كيف تحمي التمارين اليومية قلوب رواد الفضاء في الفضاء

إن العيش بدون جاذبية يخلق تحديات غير عادية للجسم البشري. على الأرض، يعمل القلب باستمرار ضد الجاذبية لتدوير الدم، ويجب أن تدعم العضلات وزن الجسم. في الفضاء، تنخفض هذه المتطلبات بشكل كبير، مما يسمح للعضلات وحتى القلب نفسه بالتقلص بمرور الوقت.

قد يكون العودة إلى بيئة جاذبية أمرًا صعبًا أيضًا. غالبًا ما يعاني رواد الفضاء في المهام السابقة من الدوخة أو الدوار عند الوقوف بعد الهبوط. يحدث هذا لأن الجاذبية تسحب الدم نحو الجزء السفلي من الجسم، مما قد يتسبب في انخفاض ضغط الدم فجأة. تسمى هذه الحالة بضعف ضغط الدم الانتصابي. (إذا كنت قد شاهدت ساندرا بولوك تزحف بعد العودة إلى الأرض في فيلم "Gravity"، فستفهم الفكرة.)

ومع ذلك، تعامل رواد الفضاء المشاركون في الدراسة الجديدة بشكل عام مع هذا الانتقال بشكل جيد، ربما لأنهم حافظوا على جداول تمارين رياضية صارمة طوال مهماتهم.

كجزء من برنامج مكافحة التمارين الرياضية التابع لوكالة ناسا، مارس رواد الفضاء الرياضة لمدة تصل إلى ساعتين يوميًا. تضمنت إجراءاتهم من 30 إلى 45 دقيقة من التدريب على التحمل، مما يقوي الجهاز القلبي الوعائي، بالإضافة إلى 60 إلى 75 دقيقة من التدريب المقاوم للمساعدة في الحفاظ على كتلة العضلات وقوتها.

أضاف توماس، وهو أيضًا طبيب قلب في نورث وسترن ميديسين: "تفقد كتلة العضلات والكتلة القلبية عندما تكون في بيئة عديمة الوزن لأنك تعمل بشكل أقل هناك. أنت تطفو في الهواء، وتصدر نقرة صغيرة بقدمك، ويمكنك الإبحار لتحية صديقك".

أضاف توماس: "لمواجهة ذلك، فإن ممارسة الرياضة أمر بالغ الأهمية عندما تكون في الفضاء".

فحوصات القلب تكشف كيف يتكيف الجسم مع انعدام الوزن

لفهم ما يحدث للقلب أثناء الرحلات الفضائية المطولة، جمع الباحثون مخططات صدى القلب قبل وأثناء وبعد مهمة كل رائد فضاء. تستخدم هذه الفحوصات بالموجات فوق الصوتية الموجات الصوتية لإنتاج صور متحركة للقلب، مما يسمح للأطباء بفحص هيكله وقياس مدى فعالية ضخ الدم.

أثناء وجودهم على متن محطة الفضاء الدولية، تدرب رواد الفضاء على إجراء هذه الفحوصات على بعضهم البعض كل بضعة أسابيع. تم إرسال التسجيلات إلى الأرض، حيث يمكن للباحثين مراقبة التغيرات في وظيفة القلب طوال المهمات.

عمل توماس جنبًا إلى جنب مع الدكتور بنجامين ليفين من جامعة جنوب غرب تكساس الطبية والدكتور مايكل بونغو من كلية ماكغوفيرن الطبية بجامعة تكساس في هيوستن.

قال توماس: "كان الأمر حوالي الساعة 3 صباحًا بالنسبة لي لأن محطة الفضاء تعمل بتوقيت غرينتش. كنت أشاهد التسجيلات وهي تصل مباشرة وأوجه رواد الفضاء في الوقت الفعلي لتحسين الصور".

كشفت الفحوصات أن قلوب رواد الفضاء قد واجهت صعوبة في البداية في التكيف مع بيئتهم الجديدة. خلال الأسبوعين الأولين في الفضاء، لاحظ الباحثون انخفاضًا في ملء القلب وحجم الضربة والعديد من المقاييس الأخرى للأداء القلبي الوعائي.

يشير ملء القلب إلى كمية الدم التي تدخل القلب بين النبضات، بينما يصف حجم الضربة كمية الدم التي يتم ضخها مع كل انقباض. انخفض كلا القياسين في بداية المهام، مما يشير إلى أن قلوب رواد الفضاء كانت تضخ كمية أقل من الدم مع كل نبضة مؤقتًا.

لكن التغييرات لم تستمر.

مع قضاء رواد الفضاء المزيد من الوقت في الفضاء، تحسنت أنظمتهم القلبية الوعائية تدريجيًا. تحسن ملء القلب وحجم الضربة تدريجيًا، واقتربا من المستويات المسجلة قبل الإطلاق.

تشير هذه النتائج إلى أن القلب يمكن أن يتكيف مع انعدام الوزن المطول بشكل أكثر فعالية مما قد تشير إليه القياسات الأولية، خاصة عندما يمارس رواد الفضاء نشاطًا بدنيًا منتظمًا.

قلوب رواد الفضاء تجتاز اختبار جاذبية المريخ المحاكاة

أراد الباحثون أيضًا الإجابة على سؤال مهم بشكل خاص للمهام المستقبلية إلى المريخ: ماذا يحدث عندما يتعرض رائد فضاء قضى أشهر في انعدام الوزن فجأة للجاذبية مرة أخرى؟

يبلغ جاذبية المريخ حوالي 38٪ من جاذبية سطح الأرض. على الرغم من أنها أضعف بشكل كبير من تلك التي يعيشها الناس على الأرض، إلا أنها ستجبر قلوب رواد الفضاء على العمل بشكل مختلف بعد أشهر من الطفو في الفضاء.

لإعادة إنتاج بعض هذه التأثيرات، أجرى الباحثون اختبار جاذبية المريخ المحاكاة بعد عودة رواد الفضاء إلى الأرض.

تم إمالة كل رائد فضاء للأعلى بزاوية 22 درجة من وضع الاستلقاء. تسبب هذا الوضع في تحول الدم نحو الجزء السفلي من الجسم، مما يحاكي التأثيرات الدورية لجاذبية المريخ.

كانت النتائج مشجعة. بعد قضاء حوالي ستة أشهر في الفضاء، أداء قلوب رواد الفضاء جيدًا مثل أدائها عند الوقوف بشكل مستقيم على الأرض قبل مهماتهم.

يشير هذا إلى أن رواد الفضاء الذين يحافظون على لياقتهم القلبية الوعائية أثناء الطيران الفضائي قد يكونون قادرين على الانتقال إلى جاذبية المريخ الأضعف دون مواجهة صعوبات قلبية وعائية كبيرة.

على الرغم من أن النتائج مستمدة من مجموعة صغيرة نسبيًا من رواد الفضاء ومحاكاة وليست هبوطًا فعليًا على المريخ، إلا أنها توفر أدلة قيمة لتخطيط المهام المستقبلية.

بالإضافة إلى فوائد التمارين اليومية، فإن قدرة القلب على التكيف مع انعدام الوزن والاستجابة الجيدة لجاذبية المريخ المحاكاة توفر سببًا آخر للتفاؤل بشأن إرسال البشر إلى الكوكب الأحمر.

عنوان الدراسة هو "تأثير الرحلات الفضائية المطولة على هيكل القلب ووظيفته: دراسة استكشافية طولية للملاحظة". تم توفير التمويل من قبل معهد الأبحاث الطبية الحيوية الفضائية (المنحة NCC9-58)، ووكالة ناسا (المنحة NNJ04HH01A)، ومؤسسة IDP، وساندرا هيلتون، ومؤسسة القلب الوطنية الأسترالية.