Mantenere gli astronauti forti e in salute in condizioni di microgravità non è un’impresa facile. Coloro che svolgono missioni di sei mesi a bordo della Stazione Spaziale Internazionale devono farlo esercizio per due ore al giorno per evitare la perdita muscolare. Individuare il livello di microgravità al quale inizia l’atrofia sarebbe quindi estremamente utile per stabilire una presenza prolungata sulla Luna e su Marte.
Questo è esattamente ciò che uno studio pubblicato oggi in Science Advances ha cercato di fare. I ricercatori hanno esposto i topi a bordo della ISS a vari livelli di gravità artificiale, quindi hanno esaminato la risposta dei loro muscoli. Hanno scoperto che 0,67 g (67% della gravità terrestre) è una soglia chiave: qualsiasi livello di gravità inferiore a questo causava il deterioramento dei muscoli.
Anche se i topi non sono esseri umani, questo è comunque uno “studio entusiasmante perché siamo in grado di fare esperimenti sui roditori che sono più difficili o impossibili con gli esseri umani”, ha detto a Gizmodo in una e-mail Lori Poutz-Snyder, preside della scuola di kinesiologia dell’Università del Michigan ed ex scienziato capo del progetto di fisiologia e contromisure della NASA. Non è stata coinvolta nello studio.
I muscoli hanno bisogno della gravità per rimanere forti
I modelli murini sono attualmente uno dei modi migliori per studiare gli impatti muscolari a lungo termine della microgravità, ha detto a Gizmodo Mark Shelhamer, professore di otorinolaringoiatria e chirurgia della testa e del collo alla Johns Hopkins College ed ex capo scienziato del programma di ricerca umana della NASA. Forniscono un modo pratico e controllato per studiare gli effetti fisiologici della microgravità nel tempo.
I 24 topi coinvolti in questo studio sono stati lanciati sulla ISS nel marzo 2023. L’equipaggio a bordo della stazione ha utilizzato il sistema di centrifuga MARS della Japan Aerospace Exploration Company per esporre i roditori a condizioni di 0,33 g, 0,67 g e 1 g per un massimo di 28 giorni. Nell’aprile 2023, 23 topi sono tornati vivi sulla Terra e i ricercatori li hanno sezionati per cercare cambiamenti nella forza di presa e segni di atrofia.
Ciò ha rivelato che anche un basso livello di gravità di 0,33 g period sufficiente per impedire il completo deterioramento dei loro muscoli, sebbene le fibre muscolari dei roditori cambiassero nella composizione. A 0,67 g, i topi non hanno mostrato deterioramento muscolare, perdita di forza o alterazioni delle fibre.
Anche se questi risultati potrebbero non essere trasferiti direttamente agli esseri umani, sono, per lo meno, un segnale di avvertimento che i livelli di gravità sulla Luna e su Marte probabilmente non sono sufficienti per prevenire l’atrofia negli astronauti per periodi di tempo prolungati, poiché sono ben al di sotto della soglia di 0,67 g. Nello specifico, la gravità sulla Luna è di circa 0,17 ge su Marte 0,38 g.
Definire la quantità di gravità di cui gli esseri umani hanno bisogno
È interessante notare che la ricerca di Poutz-Snyder—che esposto esseri umani a brevi periodi di microgravità utilizzando voli parabolici – ha identificato una soglia simile compresa tra 0,5 ga 0,75 g. Ulteriori ricerche aiuteranno a determinare se questa è solo una coincidenza o un’indicazione che la soglia di 0,67 g è significativa per gli esseri umani. Crede, tuttavia, che sia un solido punto di partenza per studi futuri.
“Devi iniziare da qualche parte, e questo è uno sviluppo entusiasmante”, ha detto.
Shelhamer è d’accordo. “Prima di vedere questo studio, lo farei [have said] non sappiamo nulla di quanta esposizione alla gravità sia necessaria per fermare o rallentare il decondizionamento che avviene quando si mandano le persone nello spazio “, ha detto. “Quindi questo studio sta sicuramente aiutando a definirlo.”
Entrambi gli esperti hanno affermato che comprendere questa soglia aiuterà gli scienziati a capire se i livelli di gravità sulla Luna e su Marte sarebbero sufficienti a sostenere la salute degli astronauti. Questo è fondamentale, come spera alla nice la NASA stabilire una base lunare attraverso il programma Artemis e Inviare umani sul Pianeta Rosso.
“Non abbiamo concept se saremo sulla Luna in un sesto [Earth] gravità o essere su Marte in tre ottavi [Earth gravity]è sufficiente per fermare il decondizionamento delle ossa, dei muscoli e di tutte le altre cose”, ha spiegato Shelhamer. “E speriamo davvero che ciò sia sufficiente. Altrimenti, devi portare con te l’attrezzatura sportiva quando pianifichi missioni più lunghe.”
Inoltre, comprendere questa soglia aiuterebbe gli scienziati a determinare quali livelli di gravità artificiale potrebbero essere più utili ed efficienti per i voli spaziali di lunga durata e se la NASA possa ridurre le contromisure per l’esercizio fisico per gli astronauti esposti a un certo livello di microgravità, sia essa naturale o artificiale, ha spiegato Ploutz-Snyder.
Spera che gli studi futuri non solo contribuiscano a convalidare e perfezionare la soglia di 0,67 g negli esseri umani, ma anche a indagare su come questa soglia differisce per il deterioramento osseo, su come l’esercizio fisico sposta la soglia e advert ottenere implicazioni pratiche per queste informazioni. Story lavoro potrebbe avvicinarci più che mai a una presenza umana sostenibile sulla Luna, su Marte e oltre.
