微重力不需使用肌肉,太空人返回地球後脊椎旁肌肉萎縮約 19%

作者 | 發布日期 2016 年 10 月 27 日 18:28 | 分類 自然科學 , 航太科技
from flickr/NASA's Marshall Space Flight Center CC BY 2.0

太空中的微重力往往會對太空人的身體帶來一定程度的影響,最新的一項研究更證實,長期在太空中生活可能會對太空人的背脊造成傷害,導致太空人脊椎內的肌肉萎縮、脊椎內的骨頭僵硬甚至僵直,也因此許多太空人從近地軌道服役返回地球後,經常飽受背痛之苦。



先前科學家認為造成太空人背痛的原因,是椎間盤內液體膨脹所造成的,但在為 6 名太空人進行核磁共振(MRI)攝影與其他測試後,美國加州聖地牙哥大學(University of San Diego)科學家們發現,太空人的椎間盤形狀並未在太空中有太大的改變,反而是脊椎旁(paraspinal)肌肉,也就是用來將脊椎骨頭連結在一起與控制行動的肌肉,大小萎縮達到約 19%。另外,這項研究也顯示,太空人的肌肉橫斷面積(cross-sectional area,CSA)從原先的 86% 萎縮至 72%,且返回地球 2 個月後,其肌肉橫斷面機恢復率僅三分之二左右。

為了強化太空人身體內的肌肉與骨骼,太空人在國際太空站上每天需運動 2 小時左右,若缺乏足夠的運動,在微重力狀態下工作的太空人,其肌肉與骨頭可能會因此而退化。主導這項研究的聖地牙哥大學整形外科手術教授 Alan Hargens 指出,太空人需要再多加強核心鍛鍊運動與頸部運動,以維持身體背部的健康狀態,他表示,「包含在脊椎內的頸部,是最容易受微重力狀態影響的區塊」。

在太空站生活數月時間才返回地球的太空人中,約三分之二的人飽受背痛之苦,且罹患椎間盤突出的機率較原先高出 4 倍,而脊椎旁肌肉萎縮的結果,也會導致太空人脊椎缺乏足夠的保護,回到地球後較容易受傷。除了背痛之外,在太空中生活也會對脊椎的長度造成影響,通常太空人返回地球後,身高會比離開地球前還要高 2 英吋(約 5.08 公分)左右。

美國國家太空生物醫學研究中心(National Space Biomedical Research Institute,NSBRI)科學家 Dorit Donoviel 認為,太空人在太空生活後,會使肌肉產生萎縮的現象相當合理,「在微重力狀態下,你的脊椎不需要肌肉去固定它,久而久之,肌肉自然就會萎縮」。

有鑒於這項研究,Hargens 與其研究團隊打算向 NASA 推薦幾個適合太空人進行的運動,協助太空人緩和這些可能對身體造成的影響,如做瑜伽來鍛鍊核心、在頸部戴上模擬重力的裝置,另外,也必須減少在太空中進行肌肉鍛煉時的重量,以減少對脊椎的危害。

(首圖來源:Flickr/NASA’s Marshall Space Flight Center CC BY 2.0)

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