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微重力不需使用肌肉,太空人返回地球后脊椎旁肌肉萎缩约 19%

2024-11-02 208

太空中的微重力往往会对太空人的身体带来一定程度的影响,最新的一项研究更证实,长期在太空中生活可能会对太空人的背脊造成伤害,导致太空人脊椎内的肌肉萎缩、脊椎内的骨头僵硬甚至僵直,也因此许多太空人从近地轨道服役返回地球后,经常饱受背痛之苦。

先前科学家认为造成太空人背痛的原因,是椎间盘内液体膨胀所造成的,但在为 6 名太空人进行核磁共振(MRI)摄影与其他测试后,美国加州圣地牙哥大学(University of San Diego)科学家们发现,太空人的椎间盘形状并未在太空中有太大的改变,反而是脊椎旁(paraspinal)肌肉,也就是用来将脊椎骨头连结在一起与控制行动的肌肉,大小萎缩达到约 19%。另外,这项研究也显示,太空人的肌肉横断面积(cross-sectional area,CSA)从原先的 86% 萎缩至 72%,且返回地球 2 个月后,其肌肉横断面机恢复率仅三分之二左右。

为了强化太空人身体内的肌肉与骨骼,太空人在国际太空站上每天需运动 2 小时左右,若缺乏足够的运动,在微重力状态下工作的太空人,其肌肉与骨头可能会因此而退化。主导这项研究的圣地牙哥大学整形外科手术教授 Alan Hargens 指出,太空人需要再多加强核心锻炼运动与颈部运动,以维持身体背部的健康状态,他表示,“包含在脊椎内的颈部,是最容易受微重力状态影响的区块”。

在太空站生活数月时间才返回地球的太空人中,约三分之二的人饱受背痛之苦,且罹患椎间盘突出的概率较原先高出 4 倍,而脊椎旁肌肉萎缩的结果,也会导致太空人脊椎缺乏足够的保护,回到地球后较容易受伤。除了背痛之外,在太空中生活也会对脊椎的长度造成影响,通常太空人返回地球后,身高会比离开地球前还要高 2 英寸(约 5.08 公分)左右。

美国国家太空生物医学研究中心(National Space Biomedical Research Institute,NSBRI)科学家 Dorit Donoviel 认为,太空人在太空生活后,会使肌肉产生萎缩的现象相当合理,“在微重力状态下,你的脊椎不需要肌肉去固定它,久而久之,肌肉自然就会萎缩”。

有鉴于这项研究,Hargens 与其研究团队打算向 NASA 推荐几个适合太空人进行的运动,协助太空人缓和这些可能对身体造成的影响,如做瑜伽来锻炼核心、在颈部戴上模拟重力的装置,另外,也必须减少在太空中进行肌肉锻炼时的重量,以减少对脊椎的危害。

  • Astronauts’ spinal muscles shrink and weaken after long stays in space

(首图来源:Flickr/NASA’s Marshall Space Flight Center CC BY 2.0)

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