文汇 6小时前
太空无法驻龄,反而加速机能退化?逆转衰老,航天医学出招
index_new5.html
../../../zaker_core/zaker_tpl_static/wap/tpl_keji1.html

 

去年,美国国家航空航天局(NASA)宇航员苏妮塔 · 威廉姆斯和巴里 · 威尔莫尔结束意外延长至 9 个月的国际空间站任务返回地球时,由工作人员抬离返回舱。

这一场景对宇航员来说已是家常便饭。尽管成为宇航员要求极佳的健康状况与身体素质,且他们在太空任务期间每天都会花数小时锻炼,但在经历几个月的太空生活后,一些宇航员的肌肉力量甚至比地球上许多老年人还要差,行走更为困难,也更容易受伤。

事实上,宇航员在太空轨道上所经历的身体变化,在某些方面就像人类衰老过程的一次 " 加速版 "。失重环境对脊柱的影响、对肌肉的削弱,以及对平衡系统的干扰,其实都是人类在伤病恢复、长期卧床,甚至多年久坐后会逐渐出现的问题,只不过它们在太空中被按下了 " 快进键 "。

这也意味着,宇航员在太空中维持体能、返回地面后重建身体机能的方法,或许能为普通人缓解背痛、延缓衰老提供重要启示——如果想抵抗时时刻刻向下拉扯身体的重力,就必须每天进行某种 " 抗重力活动 "。当然,这并不只是多去几次健身房那么简单。

太空归来:肌力何以衰退如老者

自 1961 年人类首次进入太空以来,科学界已逐渐认识到失重对于人体,尤其是肌肉骨骼系统的巨大影响。自 2000 年国际空间站开始长期有人驻留后,这方面的研究更是不断深入。

研究发现,宇航员的骨量每月最多可流失 2%,承担步行负重功能的骨骼骨量流失速度最快,比如骨盆和脊柱,而手臂骨骼通常几乎不受影响。同样,肌肉力量在短短几周内最多可下降 10%,3 到 6 个月内甚至可能多达 20%。

为抵消这些影响,国际空间站上的宇航员每天要花大约两小时锻炼,包括使用特殊跑步机、骑自行车,以及使用专为微重力环境设计的阻力训练设备。但即便如此,依然难以完全抵消失重带来的损伤。

长期研究也发现,受微重力环境影响最深的,往往是人体 " 被遗忘的核心肌群 " ——那些位于身体深层、负责稳定脊柱与支撑腹腔的肌肉,包括沿脊柱两侧分布、支撑椎骨运动的多裂肌,以及像束腹一样横向包裹躯干的腹横肌。

在微重力环境下,人体许多肌肉都会萎缩,负责维持直立姿态的深层姿势肌群尤为明显。2021 年,澳大利亚格里菲斯大学研究人员朱莉 · 海兹团队对 5 名在国际空间站停留 6 个月的宇航员进行研究后发现,他们腰部多裂肌的横截面积平均缩小约 10%,腹横肌则缩小了 34% 左右。

更麻烦的是,在微重力条件下,大脑向这些核心肌群发送神经驱动的节律被打乱,导致肌肉无法在需要时正确启动。

肌肉萎缩还会带来太空中特有的 " 脊柱拉长 " 现象。宇航员的躯干长度最多可增加 6 厘米以上,是地球上人体身高每日自然变化幅度的两倍以上。

这些变化正是许多宇航员背痛的重要诱因。2024 年的一项综述研究发现,超过半数宇航员在飞行期间出现中度至重度下腰痛,部分人在返回地球一年后仍持续疼痛。

因此,维持深层核心肌群的良好状态,不仅是航天医学的重要内容,也成为慢性腰痛康复治疗的关键。

不过,英国诺森比亚大学航空航天医学与康复实验室研究人员柯斯蒂 · 林赛指出,这些深层姿势肌群并不会像手臂和腿部的大肌肉那样,对传统力量训练产生明显反应。这意味着,即便是训练有素的运动员,也可能存在多裂肌力量不足的问题。

深层肌群:找回流逝的 " 内在束腰 "

林赛表示,支撑脊柱的深层肌群,本就以低强度、近乎持续收缩的方式工作,而这恰恰是太空环境中最容易缺失的。

与腹肌或肱二头肌不同,人们往往很难感知这些深层肌肉是否真正 " 启动 "。因此,在德国科隆欧洲宇航员中心的返航康复项目中,研究人员格外强调一种被称为 " 运动控制 " 的训练方式。训练者需要学习如何主动激活多裂肌与腹横肌,通常还会借助超声成像技术提供实时生物反馈,以观察肌肉是否真正收缩。

在掌握这些激活技巧后,宇航员会进一步进行坐站转换、上下台阶等动作训练,并逐步增加负荷与强度,同时始终保持正确脊柱姿态。这类训练如今已经成为 NASA 与欧洲航天局返航康复方案的重要组成部分。

近几年,还出现了一些专门针对核心稳定肌群的设备。例如,由英国诺森比亚大学开发的 FRED(功能性再适应训练设备)是一种改良版椭圆交叉训练机,阻力极低,既适用于身体虚弱者的康复治疗,也适用于长期失重后的宇航员。

与此同时,研究人员还在探索适用于太空的新型训练方式,以便在飞行期间维持背部健康。其中一种名为 " 低强度持续激活训练 "(LICA)的方法,目标就是让深层核心肌群在太空中依然保持正确工作状态。

地面上,这类训练通常要求训练者进行缓慢、可控的动作,同时接受平衡挑战。例如,站在固定功率自行车上,以无阻力状态缓慢踩踏;步行版本则可通过 FRED 等设备模拟。而若应用于太空,则需开发新的训练装置。

由 NASA 开发的 Alter-G 反重力跑步机 , 可以让患者以相当于正常体重 50% 至 80% 的负荷步行或跑步,从而更好地开展康复训练。

LICA 训练会自动调动核心肌群,使其维持低水平持续收缩。与步行、举重等活动中的 " 启停式 " 肌肉激活模式不同,LICA 会让肌肉在整个动作过程中始终保持工作状态,训练者无需刻意控制肌肉收缩。

研究显示,这类训练不仅有助于长期卧床后的身体恢复,还能缓解下腰痛,并改善产后压力性尿失禁。

人造重力:为身体加载 " 隐形 " 负重

除了训练肌肉,研究人员还在尝试通过技术手段 " 重新加载重力 ",从而激活核心肌群。例如,在受伤康复期间,部分负重跑步机(又称 " 反重力跑步机 ")可让患者以相当于正常体重 50% 至 80% 的负荷进行步行或跑步,同时逐步恢复躯干控制能力。

这些设备最初是为了让宇航员模拟月球行走,以及帮助他们在长期失重后重新适应地球重力而研发的。其中最著名的是 NASA 开发的 Alter-G 反重力跑步机。它通过封闭气压舱包裹人体下半身,再利用气压将跑步者略微 " 抬起 ",从而降低身体有效负重。研究显示,这类设备能够减轻脊柱、髋关节或膝关节术后患者的疼痛,也可提升老年人和神经系统疾病患者的步行信心。

可穿戴技术同样在发挥作用。例如欧洲航天局研发的 " 重力加载对抗服 "(俗称 " 紧身模拟重力服 "),就是一种模拟从头到脚重力牵引的紧身弹性服装,能帮助宇航员维持正常姿态。研究发现,它不仅能减少脊柱拉长与背痛,还能帮助深层稳定肌群持续工作。

如今,这一理念也开始转向民用,被应用于改善驼背、慢性腰痛,以及与年龄相关的姿态问题,并提升核心肌群耐力。

当然,除了这些高科技手段,还有许多简单、日常的 " 抗重力习惯 "。比如,每天尝试 10 分钟不靠椅背坐着;打电话时站着而不是坐着;用爬楼梯代替乘电梯;或者在地铁和火车上站立,仅轻轻扶住扶手,让身体不断进行微小的平衡调整。也有证据表明,普拉提等强调核心力量的训练,对缓解背痛具有明确益处。

感官迷途:让大脑重识 " 内耳 " 信号

太空不仅会让身体 " 失去支撑 ",还会 " 欺骗 " 人体平衡系统。

在微重力环境中,内耳中的前庭系统不再像在地球上那样感知头部倾斜与重力;肌肉与关节中的感觉受体也会受到影响,而这些受体原本是大脑判断肢体位置的重要依据,即所谓 " 本体感觉 "。随着时间推移,大脑会逐渐减少对这些信号的依赖,转而更多依靠视觉。

因此,当宇航员返回地球时,往往会出现步态不稳、动作幅度过大,甚至出现距离判断失误,这都是因为他们的平衡系统需要重新 " 校准 "。NASA 宇航员汤姆 · 马什伯恩曾回忆,在一次航天飞机任务返回两小时后,他和同伴发现自己走上坡道时总会过度抬腿。" 在走廊转弯时,我甚至会误判距离,直接撞向对面的墙。" 因此,宇航员返回地面后通常一到两周内被禁止驾车。

为了恢复协调能力,航天机构会安排 " 感觉运动再适应训练 ",包括闭眼平衡练习、平衡板训练,以及佩戴动作追踪护目镜进行头部转动训练等。

这些原本用于宇航员的地面再适应训练,同样适用于普通人。事实上,即便到了老年阶段,人们依然可通过单腿站立转头、脚跟贴脚尖直线行走、平衡板训练等方式提升平衡能力。对于老年人来说,这类训练不仅有助于降低跌倒风险,也能增强空间感知能力。

太空 " 脆骨 ":重力训练留存骨量

太空对人体的另一大影响,是骨量流失与骨骼脆弱化。

健康骨骼依赖一种动态平衡过程,即骨吸收与骨重建。而微重力会打破这一平衡,使骨骼变脆、更容易骨折。

一种潜在解决方案是 " 振动疗法 "。这一技术最初是为地球人研发的,后来发展为 " 全身低强度振动疗法 "(LIV),目前正被研究作为一种保护宇航员骨骼健康的手段。训练时,使用者站在类似体重秤的平台上,设备会将微小振动从双脚传递至腿部、髋部和下脊柱。研究发现,这些振动能够刺激骨髓中的干细胞转化为成骨细胞,从而促进骨骼生成。

如今,LIV 正被用于骨质疏松、虚弱综合征,以及脊柱或髋关节术后康复等临床试验,不过其疗效仍需更多证据支持。

或许,这一切并不令人意外。人类是直立行走的生物,我们的身体从进化开始,就高度适应在重力作用下长时间保持直立。缺少这种隐藏在日常中的 " 重力训练 ",身体很快就会失去功能。

长期卧床研究已清楚说明了这一点。虽然卧床时人体依然受到重力影响,但重力不再沿头脚方向作用,因此身体变化与宇航员在太空中的情况极为相似。研究显示,长期卧床时,深层核心肌群也会像在太空中一样明显衰弱。这也是为什么长期卧床实验经常被用来模拟人体对失重环境的适应。

最终,太空医学带给我们的启示或许是学会与重力 " 合作 "。那些帮助宇航员在数月失重后重新站稳身体的方法,同样也能帮助我们抵抗时间流逝与久坐不动带来的缓慢衰老。某种意义上,重力既是不断消耗我们机体的力量,也是维系人体机能、支撑我们始终站立的 " 训练伙伴 "。

宙世代

宙世代

ZAKER旗下Web3.0元宇宙平台

一起剪

一起剪

ZAKER旗下免费视频剪辑工具

相关标签

宇航员 肌肉 国际空间站 美国 航空
相关文章
评论
没有更多评论了
取消

登录后才可以发布评论哦

打开小程序可以发布评论哦

12 我来说两句…
打开 ZAKER 参与讨论