Astronauter riskerar synproblem.

 

Mer än 70 % av astronauterna upplever enligt NASA ett fenomen som kallas Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome (SANS). Syndromet kan ha "en konstellation av symtom inklusive förändringar av synen", beskriver Matt Lyon, MD, chef för MCG Center for Telehealth (Medical College of GeorgiaMCG Center for Telehealth vid Augusta University)

Utöver ögonproblem kan astronauter drabbas av andra sjukdomar när kroppsvätskor t.ex. cerebrospinalvätska förändras under tyngdlöshet vilket kan leda till strukturella förändringar i hjärnan.

"Förändringarna börjar ske från dag ett i rymden", beskriver Lyon. – Vi är inte helt säkra på vad som orsakar problemen med synen men misstänker att det har att göra med en förskjutning av ryggmärgsvätska som påverkar synnerven. På jorden trycker gravitation ner vätskan och den rinner ut från nervtråden men i rymden flyter den upp och trycker mot synnerven och näthinnan. Med hjälp av bärbara, handhållna ultraljudsmaskiner hoppas Lyon och hans team inte bara kunna ta reda på mekanismen bakom förändringarna utan också hur man ska kunna förutsäga vilka astronauter som mest sannolikt kommer att uppleva dem.

MCG patenterade konceptet att använda bärbart ultraljud för att snabbt visualisera skador från tryck- och vätskeförändringar i den optiska nervskidan, lagret av skyddande membran runt nerven. Lyon undersöker hur denna del av hjärnan påverkas av förhöjt kranialtryck och lindriga traumatiska hjärnskador. När hjärnan är skadad sväller den liksom många andra organ och fylls med vätska.

Forskare arbetade med URSUS Medical Designs LLC, ett Pennsylvania-baserat bioteknikföretag med expertis där som arbetade inom ultraljud för att bygga en 3D-ultraljudsmaskin som hjälpmedel. Ett ettårigt bidrag på 350 000 USD för Small Business Innovation Research från National Institutes of Health finansierade projektet för att bygga en enhet som tillförde ytterligare en dimension till 2D-givare.

Lyon och MCG:s forskargrupp använder nu dessa ultraljudsmaskiner för att screena astronauter och avgöra vilka av dem som redan kan ha skadade synnerver. De misstänker att det är de som kommer att vara mer mottagliga för de synförändringar som är förknippade med SANS.

"Vi upptäckte att när det cerebrala ryggradstrycket ger milda traumatiska hjärnskador (TBI), uppstår en skada på synnervskidan som sannolikt är livslång", förklarade han. – Vi tror att då astronauter som har drabbats av hjärnskakning eller mild TBI åker ut i rymden och upplever vätskeskiftningar i låg gravitation, så vidgas manteln av den ökade volymen.

 Det är som ett däck - ett vanligt däck behåller sin normala form eftersom det är fyllt med luft och formen förändras inte. När det är skadat som utbuktningar på sidan av däcket fyller vätska utbuktningarna och manteln expanderar. Detta kan orsaka tryck på nerven och näthinnan. Ett skadat nervskidhölje är ett mindre problem på jorden men i rymden har överskottsvätskan ingenstans att ta vägen. Forskarna vet ännu inte om synförändringarna orsakas av den stora mängden vätska av det tillhörande trycket eller både och.

Det utbildas nu besättningsmedlemmar på Polaris Dawn(en privat finansierad bemannad rymdfärd med en Dragon 2-rymdfarkost från SpaceX) i att använda dessa ultraljudsmaskiner för att mäta både vätska och tryck i realtid under rymdfärd. 

Bild wikipedia.

Medicinberoende rymdfarare kan få problem om dess medicins bäst före datum på denna tar slut.

 

Mediciner som används av astronauter på den internationella rymdstationen har inte alltid tillräckligt bra hållbarhet för en tre år lång resa till Mars.

En ny studie ledd av Duke University School of Medicine avslöjar att mer än hälften av de mediciner som kan behövas såsom smärtstillande medel, antibiotika, allergimediciner och sömnmedel, skulle gå ut som bästa datum för användning  innan ett Mars-uppdrag avslutats och astronauterna återvänt till jorden.

Astronauter kan komma att då få förlita sig på ineffektiva eller till och med skadliga läkemedel, enligt studien som publicerades den 23 juli 2024 i npj Microgravity, en tidskrift i Nature.

"Det betyder inte nödvändigtvis att medicinerna inte kommer att fungera, men på samma sätt som du inte bör ta utgångna mediciner som du har liggande hemma, måste rymdutforskningsbyråer planera för att utgångna mediciner är mindre effektiva", beskriver senior studieförfattare Daniel Buckland, MD, PhD, biträdande professor vid avdelningen för akutmedicin vid Duke University School of Medicine och forskare inom flyg- och rymdmedicin.

"De som är ansvariga för hälsan hos besättningar på rymdfärder kommer att behöva hitta sätt att förlänga utgången av mediciner för att slutföra ett Mars-uppdrag som varar i tre år, välja mediciner med längre hållbarhet eller acceptera den förhöjda risken som är förknippad med att administrera utgångna mediciner", beskriver Diaz i studiens slutsats.

Efter utgångsdatumet kan mediciner förlora sin styrka lite (eller mycket). Läkemedelsföretag försäkrar endast ett läkemedels effektivitet fram till utgångsdatumet på förpackningen.

Att öka mängden mediciner som tas ombord kan också bidra till att kompensera får sänkt effekt av utgångna läkemedel, beskriver författarna.

Jag undrar om en undersökning gjorts om det går att förlänga hållbarheten om man förvarar medicin i vakuum, tyngdlöshet och kyla? I annat fall får man på eget ansvar följa med ut på rymdresor och enbart personer som vid utskjutet är vid god hälsa får följa med. Men risken att någon blir sjuk under färden kan aldrig uteslutas.

Bild https://medschool.duke.edu/  Exempel på generiska läkemedel med en hållbarhet som är för kort för resor i rymden. (Foto av Eamon Queeney.)

Ska framtida astronauter sova under sin färd till Mars?

 

Att skjuta ultraljudssignaler in i mushjärnor sätter dem i ett dvalliknande tillstånd. Forskare undrar nu om metoden kan användas även på människor. Forskarna vill veta om  tekniken en dag kan användas på skadade människor i kritisk vård eller på astronauter som ger sig ut på långdistansflygning.

Det är första metoden i sitt slag - som fungerar genom metoden att skjuta ultraljud i en den region i hjärnan som kontrollerar ämnesomsättningen Genom experoment på möss minskade deras genomsnittliga kroppstemperatur med upp till 3,5 grader Celsius samtidigt som hjärtfrekvensen och syreförbrukningen minskade .

Resultaten av studien ger forskare  ledtrådar yill fortsatta försök för hur vilolägesliknande tillstånd (eller dvala)  kan induceras säkert och icke-medicinskt på människor.

Men huruvida människor (som ras) vilka inte naturligt går in i dvala som ex vintersovande djur som björnar  kan artificiellt och säkert tvingas in i detta tillstånd (om det fungerar) är en öppen fråga.

För att undersöka detta skapade forskarna i  studien en bärbar ultraljudshatt som sattes fast på mössens huvuden (obs möss sover ej på vintern därav liknar de människan). Efter att ha slagit på ultraljudsvågor i den del av mössens hjärnor som kallas det hypotalamus preoptiska område, en kritisk hjärnregion för att kontrollera kroppstemperatur och sömn hos många djur och aktivering av viloläge och dvaltillstånd hos övervintrande djur gick mössen omedelbart in i ett dvalliknande tillstånd där deras kroppstemperatur, hjärtfrekvens och syreintag drastiskt minskade. Mössen blev tröga och åt betydligt mindre mat.

Genom att upprepa ultraljudsutbrotten varje gång mössens kroppstemperatur ökade över en målnivå kunde forskarna hålla mössen i dessa dvalliknande tillstånd i upp till 24 timmar utan att observera några tecken på skada eller obehag. När ultraljudshatten stängdes av återhämtade sig mössens normala kroppstemperaturer och aktivitetsnivåer på mindre än 90 minuter.

Ytterligare forskning krävs för att bestämma säkerheten och genomförbarheten av detta tillvägagångssätt till människor", beskriver Chen. "Vi kan föreställa oss astronauter som bär en hjälmliknande enhet som är utformad för att riktas mot  hypotalamusregionen för att inducera ett dvalliknande tillstånd. Men många hinder kvarstår innan dval -inducerande ultraljudsenheter kan användas av läkare under operationer eller för att placera astronauter i en slags avstängd tillvaro under en resa kan börja användas.

Men jag tvekar till att så många människor kommer att sändas till exempelvis Mars.  Resor längre än till vår måne tror jag i första hand kommer att genomföras av robotar med Ai som kan lösa problem på vägen eller förstå vad som händer. Om någon människa sänds bör de vara vakna mestadels av färden för att uppleva på människors vis. Om de av vissa avsnitt av vägen ska ges dvala bör de övervakas av Ai-robotar (Artificial Intelligence) som man garanterat kan lita på och som inte tar över hela händelseförloppet på färden enligt egenkonstruerad programmering. Sedan ska vi komma ihåg att musexperimenet bara varade under 24 timmar människors färd mot Mars tar med dagens teknik ca 6 månader.

Forskarna publicerade sina resultat torsdag 25 maj i tidskriften Nature Metabolism. Där även forskarnas namn är publicerade. 

 Bild då  Ellen Ripley (spelad av Sigourney Weaver) placerar sig i avstängd animation i filmen Alien från 1979. (Bildkredit: AJ Pics / Alamy Stock Photo)

Att framställa syre för framtidens astronauter

 

Ett potentiellt bättre sätt att framställa syre till astronauter i rymden med hjälp av magnetism har nu föreslagits av ett internationellt team av forskare och en kemist vid University of Warwick.

Slutsatsen från denna forskning som behandlar magnetisk fasseparation i mikrogravitation publicerades nyligen till Natures anknutna tidskrift NPJ Microgravity av forskare från University of Warwick i Storbritannien, University of Colorado Boulder och Freie Universität Berlin i Tyskland.

Att ansvara för att astronauter har syre att andas ombord på den internationella rymdstationen ISS och andra rymdfarkoster är en komplicerad och kostsam process. När människor planerar framtida uppdrag till månen eller Mars kommer bättre teknik att behövas än dagens.

Huvudförfattaren till studien Álvaro Romero-Calvo vilken nyligen avlagt en doktorsexamen vid University of Colorado Boulder, säger följande: "På den internationella rymdstationen genereras syre med hjälp av en elektrolytisk cell som delar upp vatten i väte och syre och skiljer ut dessa gaser ur vattnet för att använda syret att andas med. I en relativt ny analys av en forskare vid NASA drogs slutsatsen att samma arkitektur under en resa till Mars skulle innebära en betydande fraktmassa och tillförlitlighet av systemet för att det skulle vara meningsfullt att tänka sig som användning.

Dr Katharina Brinkert vid University of Warwick Institutionen för kemi och Center for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) i Tyskland säger följande: "Effektiv fasseparation i reducerade gravitationsmiljöer är ett hinder för framtida mänsklig rymdutforskning och ett problem känt sedan de första rymdfärderna på 1960-talet. Detta fenomen är en särskild utmaning för det livsuppehållande systemet ombord på rymdfarkoster och den internationella rymdstationen (ISS) eftersom syre för besättningen produceras i vattenelektrolys system och kräver separation med elektrod och flytande elektrolyt. Flytkraft är ett problem i tyngdlöshet.

Om man tänker sig ett glas kolsyrad läsk. På jorden innebär det att bubblorna av CO2 snabbt stiger upp i vätskan och avdunstar. Men i ett tyngdlöst tillstånd är dessa bubblor istället upphängda i vätskan.

NASA använder för närvarande centrifuger för att tvinga ut gaserna på ISS men centrifugerna är stora och kräver betydande massa, kraft och underhåll (vilket innebär att systemet är svårt att använda under en resa till Mars där service och vikt på farkost har betydelse). Teamet som forskar om andra metoder har genomfört experiment som visar att magneter i vissa fall kan uppnå samma resultat.

Även om diamagnetiska krafter är välkända och förstådda, har deras användning av ingenjörer i rymdapplikationer inte utforskats fullt ut eftersom tyngdkraften gör tekniken svår att demonstrera på jorden. 

På  Center for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) i Tyskland leder Brinkert  en pågående forskning finansierad av German Aerospace Center (DLR) ett team som gör framgångsrika experimentella tester vid en speciell dropptornsanläggning där man simulerar mikrogravitationsförhållanden.

Här har grupperna utvecklat ett förfarande för att få loss gasbubblor från elektrodytor i mikrogravitationsmiljöer som genereras under 9,2 sekunder vid Bremen Drop Tower. Studien om detta visar för första gången att gasbubblor kan "lockas till" och "avvisas från" en enkel neodymmagnet i mikrogravitation genom att nedsänka magneten i olika typer av vattenlösning.

Forskningen kan därför öppna nya vägar för forskare och ingenjörer som utvecklar nya syresystem såväl som annan rymdforskning och som involverar förändringar av vätska till gas.

Dr Brinkert sade: "Dessa effekter har enorma möjligheter i den fortsatta utvecklingen av fasseparationssystem såsom för långsiktiga rymduppdrag vilket tyder på att effektiv syre- och till exempel väteproduktion i vatten (foto-) elektrolyssystem kan uppnås även i en ”nästan” frånvaro av flytkraft."

Professor Hanspeter Schaub vid University of Colorado Boulder tillade: "Efter år av analytisk och beräkningsforskning gavs möjligheten att använda detta fantastiska dropptorn i Tyskland ett konkret bevis på att detta koncept kommer att fungera i tyngdlöshet."

Självfallet måste syretillförseln lösas så det inte sker syrebrist på framtida marsresor. Innan dess kan ingen människa resa till Mars (min anm.). En syreproduktion som inte innebär stora tunga instrument och även tillförlitligheten måste finnas.

Bild vikipedia på rymdstationen ISS i september 2009 fotograferad av STS-128. STS-128 var namnet på en rymdfärd i USA:s rymdfärjeprogram med rymdfärjan Discovery.

Rödvin en problemlösare för framtidens bofasta på Mars.

Vi vet sedan tidigare att människan inte är skapad för ett liv i tyngdlöshet eller i förhållanden med mindre eller högre lufttryck än på jorden. Vi är anpassade till jordens dragningskraft på ytan. Inte havens djup eller månens låga tyngdkraftsförhållanden och absolut inte till tyngdlösheten i rymden.


För att vi en gång ska kunna leva eller existera på andra planeter om nu inte dessa motsvarar jordens förhållanden måste konstgjord tyngdkraft tekniskt kunna konstrueras som motsvarar människans behov. Kanske människan dock kan utvecklas till att kunna leva på mars utan konstgjord miljöanpassning men då handlar det om en lång evolution på plats först.


Men till dess och under våra nuvarande korta besök på ex mars i framtiden kan vissa medel som hindrar muskelförtvining finnas.


En studie visar genom råttförsök att muskelförtviningsprocessen däruppe kan sänkas med rött vin. Inte alkoholen utan med antioxidanten resveratol från druvkärnor och skal i vinet.


 Denna antioxidant säljs som hälsokostpreparat redan nu. Muskelatrofi drabbar det som kallade antigravitationsmusklerna. Vader, muskeln på lårens framsida och nacke och rygg. Förtviningen av dessa muskler uppenbarar sig enligt NASA:s erfarenhet  redan efter elva dagar ombord på rymdstationen ISS. Redan då uppstår en 20-procentig muskelförlust hos en del astronauter därför motionerar de som vistas ombord på ISS 2,5 timmar dagligen vilket till viss del motverkar problemen.


Undersökningen på råttor har genomförts med positivt resultat vid Harvard Medical School/Beth Israel Deaconess Medical Center. En av forskarna, Marie Mortreux har jobbat flera år med att hitta ett hjälpmedel mot muskelförtvining i rymden och då experimenterat med möss som ska efterlikna förhållandena på rymdstationer. Nu verkar en möjlighet hittats och den bör ha effekt även på människan. Troligen kommer snart experiment att utföras på astronauter som vistas på ISS.


Så det är inte det röda vinet i sig som är bra utan det reservatol som ingår i det. Därför finns ingen anledning att dricka vin för astronauter utan enbart ta medlet i sig. Men bilden som medföljer tycker jag är vacker.

NASA önskar inga tokstollar på plats när de väl når Mars.

Tekniskt är det inga problem att sända människor till Mars. Men helst ska de kunna få en returresa också.

Utöver det ska det vara friska människor som kommer fram och hem igen.

Detta problem är inte löst. Långa resor av isolering och strålning kräver nya skyddsutrustningar för fysisk och psykisk friskhet för de som känner sig optimistiska till en resa där de kanske inte förstår i vilket skick de kan vara  när de når fram.

NASA förstår att astronauter vilka inte är fysisk eller psykisk balans vid framkomsten till Mars inte är kapabla för forskningsprojekt på plats. De kan misstolka resultat, hallucinera eller få panik.

Nu ska NASA därför med hjälp av tvärvetenskap hitta hjälpmedel och skydd för att sända ut mentalt och fysiskt friska personer på långresor och även se till att de är i toppskick även efter en sådan resa.

Att sända ut friska personer och få tokstollar på plats när de når målet är inget någon har användning för.

Därefter väntar en hemresa där allt även då ska fungera.