Gewichtloosheid. De invloed op het lichaam

Wanneer een astronaut naar de ruimte gaat, gebeuren er verschillende dingen met zijn lichaam. Door de verminderde druk op het lichaam worden bepaalde spieren, lichaamsvloeistoffen, zenuwen en gewrichten minder of anders gebruikt waardoor deze schade kunnen oplopen. Wilt u zelf graag naar de ruimte en meer leren over de verschillende dingen die dat met zich meebrengt? Dan is het handig om hier wat meer over te lezen.

Het spier- skeletstelsel

Het spier- en skeletstelsel zijn sterk verbonden. Het menselijke lichaam zijn skelet structuur geeft bescherming aan onze interne organen en geeft ons lichaam zijn vorm. Het spierstelsel zorgt voor beweging van het skeletstelsel. Het skeletstelsel zijn beweeglijkheid wordt veroorzaakt door gewrichten. Er zijn zes soorten gewrichten:

• Scharniergewricht, bijvoorbeeld het ellebooggewricht en het kniegewricht
• Kogelgewricht, bijvoorbeeld het schoudergewricht en het heupgewricht
• Rolgewricht, het gewricht waarmee het spaakbeen en de ellepijp om elkaar heen kunnen draaien
• Ellipsvormig, gewricht, bijvoorbeeld het bovenste polsgewricht
• Zadelgewricht, bijvoorbeeld het gewricht tussen handpalm en duim
• Draaigewricht, bijvoorbeeld de twee bovenste nekwervels: de atlas en de draaier

Spieren zorgen voor de energie die nodig is om het skelet te bewegen. Er zijn drie soorten spieren:

• Skeletspier, dit type spier bestaat uit lange, sterke, parallelle vezels die zich snel en krachtig, maar slechts gedurende korte tijd, kunnen samentrekken. De skeletspieren zitten altijd in paren. Ze kunnen zich namelijk alleen maar aanspannen of ontspannen. Als een spier van het paar zich aanspant, ontspant de andere en vice versa.
• Hartspier. Korte, zich vertakkende en onderling verbonden vezels vormen een netwerk in de hartwand. Hartspieren trekken zich ritmisch samen en zijn onvermoeibaar.
• Gladde spieren. Deze vezels zijn kort, spoelvormig en dunner dan skeletspiervezels. Gladde spiercellen vormen een schede die zich langdurig kan samentrekken.

Hoe krijgen spieren energie?

De energie voor de samentrekking van spieren komt van twee stofwisselingsprocessen: het aerobisch en het anaerobisch systeem. bij het aerobische systeem krijgen de spieren zuurstof. Samen met glucose en vetzuren wordt hier ATP (adenosinetrifosfaat) van gemaakt. Dit is de energie die het mogelijk maakt voor spieren om samen te trekken. Het anaerobische systeem is zonder zuurstof. Hierbij werken spieren op glycogeen, gemaakt uit glucose. Dit wordt omgezet in ATP.

De effecten op beide processen door microzwaartekracht.

Spieren

Het duidelijkste effect op het spierstelsel is dat de cellen achteruit gaan. Het menselijk lichaam past zich voortdurend aan aan zijn omgeving. Elke maand worden onze spieren herbouwd. Als het lichaam constant voedingsstoffen gebruikt en uitstoot, worden spieren herbouwd op plaatsen waar dat nodig is. Als iemand bijvoorbeeld een bepaalde spier niet traint of gebruikt, wordt die spier niet meer geproduceerd en wordt het een ander type spier. In de ruimte worden spieren veel minder gebruikt omdat de zwaartekracht normaliter voor extra inspanning zorgt. Astronauten sporten dan ook regelmatig in de ruimte om dit effect tegen te gaan, ze komen alleen altijd wel zwakker terug naar aarde dan dat ze zijn vertrokken naar de ruimte. Zonder zwaartekracht worden spieren dus zwakker.

Botten

Het skeletstelsel is vergelijkbaar met het spierstelsel, ze gebruiken cellen, ze stoten ze uit en ze passen ze aan. Astronauten verliezen botdichtheid wanneer ze in microzwaartekracht zijn. Wanneer ze terug zijn op aarde duurt het een tijdje om de botten aan te passen en te genezen. Wanneer astronauten terug zijn op aarde hebben ze meer kans op osteoporose en letsel

Het effect op de lichaamsvloeistoffen

In een omgeving van gewichtloosheid gaan de lichaamsvloeistoffen naar het bovenlichaam. Het gezicht zwelt op en ook de borst raakt vol, net als de symptomen van verkoudheid. Omdat er meer lichaamsvloeistoffen in het bovenlichaam zitten, wordt het onderlichaam kleiner.
De vloeistoffen in het menselijk lichaam zijn ongeveer zestig procent van het totale gewicht. Hoewel het lijkt dat er niet zo veel vloeistof in je lichaam zit, zitten deze vloeistoffen vooral in cellen als intercellulaire vloeistoffen, in de aders en slagaders als bloedplasma en tussen de cellen en bloedvaten. Het hart moet harder pompen om het bloed naar het bovenlichaam te krijgen omdat normaliter er een tegenwerkende zwaartekracht is. Het bloed naar de benen krijgen is makkelijker omdat het wordt aangetrokken door de zwaartekracht. Wanneer zwaartekracht wordt verwijderd, zorgen de aanpassingen in het hart ervoor dat de overmaat aan vloeistoffen naar het hoofd gaan. Hierdoor is er een ongebalanceerd systeem en wordt de homeostase verstoord.
Het lichaam reageert op deze vloeistoffen door de hormonale en mechanische systemen aan te passen. Een voorbeeld van zo'n reactie is om van die overtollige vloeistoffen af te komen. Daarom zijn astronauten niet dorstig als ze in de ruimte aankomen. Een deel van de homeostase is om de vloeistoffen en electrolyt level op peil te houden. In de eerste week in de ruimte neemt de nieractiviteit dan ook met twintig procent toe.

De effecten op het zenuwstelsel

Het menselijke lichaam is aangepast aan leven op aarde. Een belangrijke factor waar de mens aan is aangepast is zwaartekracht. We realiseren het ons niet, maar we gebruiken onze zintuigen iedere dag om balans en richting te houden. Veel van onze zintuigen reageren anders in de ruimte en verwarren de hersenen. In de ruimte, is er nog wel zwaartekracht, maar het is iets minder sterk. Wanneer mensen in een baan rond de aarde zitten, is alles in vrije val, hierdoor ontstaat het gevoel van gewichtloosheid. Wanneer er minder zwaartekracht is, noemen we dit microzwaartekracht.

De hersenen en het evenwicht

De hersenen gebruiken visuele beelden, het evenwichtsorgaan en het proprioceptieve systeem (zenuwsysteem dat informatie geeft over de bewegingen en het evenwicht). Het proprioceptieve systeem is gemaakt van receptoren in de spieren, pezen en gewrichten en sommige druksensoren in de huid, voornamelijk onder de voet. Het evenwichtsorgaan is gemaakt van twee belangrijke delen: drie halfcirkelvormige organen en het statolietorgaan. In de ruimte verwarren deze zintuigen de hersenen waardoor alleen de ogen nog nuttig zijn. Deze illusies kunnen een paar dagen duren nadat een astronaut de ruimte in is gegaan. Het verwarren van deze organen, samen met de energie die nodig is om het hoofd omhoog te houden zorgt voor bewegingsziekte. De symptomen van bewegingsziekte zijn gelijk aan wagenziekte of zeeziekte op aarde. Dit duurt alleen maar drie dagen in de ruimte vaart, het zelfde gevoel komt ook bij lange vluchten.

Proef op de som

Hoewel gewichtloosheid kan lijken alsof het heel leuk is, sommige fysieke bijwerkingen zijn dat niet. Een studie waarbij vrouwen in bed moesten liggen voor vijftig dagen achter elkaar met hun voeten in een zes graden hoek ten opzichte van hun hoofd. Dit simuleerde de effecten van gewichtloosheid op het menselijk lichaam. Vloeistoffen vulden het bovenlichaam waardoor het hoofd opzwol. Wanneer je zweeft, is er minder druk op gewicht dragende spieren. Hierdoor verliezen astronauten drie procent spieren per week in de benen. De bot massa kan met twee procent afnemen per maand.