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La gravedad duele (pero hace bien)

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La Gravedad Duele (pero hace bien)

El cuerpo humano puede experimentar
cosas extrañas en el espacio, donde la familiar atracción
de la gravedad desaparece.
NASA
Marshall Space Flight Center
 

ver leyenda2 de agosto, 2001: La gravedad duele: se puede sentir al llevar al hombro una mochila muy cargada o empujando la bicicleta colina arriba. Pero la falta de gravedad también duele: cuando los astronautas regresan de largos viajes en el espacio, a veces necesitan ser llevados en camilla.

La gravedad no es solamente una fuerza, es también una señal - una señal que le dice al cuerpo cómo actuar. Sólo por dar un ejemplo, la gravedad le dice a los músculos y huesos qué tan fuertes deben estar. En un ambiente de gravedad cero, los músculos se atrofian rápidamente porque el cuerpo percibe que no los necesita. Los músculos que se utilizan para contrarrestar la fuerza de gravedad - como los de la cadera y la columna, que nos ayudan a mantener la postura - pueden llegar a perder hasta un 20 por ciento de su masa si no se utilizan. La masa muscular puede desaparecer a una tasa de 5% semanal. 

Arriba : El astronauta Bill Shepherd se prepara para una larga estadía en la Estación Espacial Internacional (International Space Station) mediante una serie de ejercicios musculares en la Tierra.[ más información]

Las pérdidas en los huesos pueden ser aún más grandes. Los huesos en el espacio se atrofian a un ritmo de 1% mensual, y los modelos sugieren que las pérdidas totales pueden llegar a alcanzar de un 40 a un 60 por ciento. La sangre también siente la gravedad. Normalmente en la Tierra, la sangre se acumula en los pies. Cuando la gente se levanta, la presión sanguínea en sus pies puede ser bastante alta - cerca de unos 200 mmHg (milímetros de mercurio). En el cerebro, sin embargo, es de sólo unos 60 a 80 mmHg. Este gradiente de presión sanguínea entre los pies y la cabeza desaparece en el espacio, donde la familiar atracción de la gravedad no existe. La presión sanguínea se equilibra en todo el cuerpo a un valor uniforme de unos 100 mmHg. Es por eso que los astronautas se ven algo raros: sus rostros, inyectados con el fluido sanguíneo, se hinchan, y sus piernas, que pueden perder hasta un litro de líquido, adelgazan.
 



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Pero este cambio en la presión sanguínea también envía una señal. Nuestro cuerpo espera que exista una diferencia de presión sanguínea. El incremento de presión en la cabeza hace sonar la alarma: ¡El cuerpo tiene demasiada sangre!. Y en dos o tres días de ausencia de peso, los astronautas pueden llegar a perder hasta un 22 por ciento de su volumen sanguíneo como resultado de aquél mensaje erróneo. Este cambio también afecta al corazón. "Si usted tiene menos sangre en el cuerpo", explica el Dr. Victor Schneider, oficial de investigación médica en las oficinas centrales de la NASA, "entonces su corazón no necesita bombear tan fuerte. Y se va a atrofiar". 

La pregunta es ¿qué tan importantes son éstas pérdidas? 

ver leyenda Tal vez no lo sean tanto si usted planea permanecer en el espacio para siempre. Pero los astronautas eventualmente tienen que regresar a la Tierra - y el cuerpo humano tiene que reajustarse a la inevitable atracción gravitacional. La mayoría de las adaptaciones espaciales parecen ser reversibles, pero el proceso de reconstrucción no es tan fácil. 

Arriba : La astronauta Susan Helms  en la Tierra (izquierda) y a bordo de la Estación Espacial Internacional (derecha).

"Cada uno de éstos parámetros tiene su propio tiempo de recuperación", dice Schneider. El volumen sanguíneo, por ejemplo, se restaura usualmente en unos cuantos días. "Los astronautas están sedientos cuando vuelven ", explica Schneider, "porque su cuerpo les dice que no tienen suficiente sangre en las venas, y eso a su vez significa, 'anda, bebe más'. Por el mismo motivo, tampoco orinan mucho". 

 Los músculos también se pueden recuperar. La mayoría de la masa muscular se restituye "dentro del mes siguiente, más o menos", aunque puede tomar más tiempo en recuperarse por completo. "Normalmente decimos que toma un día (de recuperación en la Tierra) por cada día en el espacio", dice Schneider. 

La recuperación de los huesos, sin embargo, ha resultado ser más problemática. “Para un vuelo de  tres a seis meses en el espacio”, dice Schneider, “se podrían requerir de dos a tres  años para recuperar las pérdidas en los huesos - si es que esto sucede, pues algunos estudios parecen sugerir que tal vez el hueso no se recupera”."Usted (el astronauta) debe hacer mucho ejercicio", dice Schneider. 

ver leyendaSegún el Dr. Alan Hargens (quien estuvo trabajando recientemente en NASA Ames y ahora es profesor de ortopedia en la escuela de medicina de la Universidad de California en San Diego), es importante mantener a los astronautas en buena condición física. "Queremos que los miembros de la tripulación sean capaces de desempeñar normalmente sus actividades cuando regresen a la Tierra... y no que tengan que permanecer acostados durante largos periodos para recuperarse", dijo. 

Arriba : El artista Pat Rawlings creó esta bella pintura (titulada "Descenso inevitable") de un futuro astronauta en Marte. [ más información]

La Tierra no es el único planeta al cual los astronautas podrían visitar. Algún día los seres humanos viajarán a Marte - un viaje de seis meses en ingravidez antes de desembarcar en un planeta que tiene apenas un 38% de la gravedad terrestre. "(Tendremos que mantener) a esos astronautas a un nivel razonable de condición física,"explica Hargens. "Cuando lleguen a Marte, no habrá nadie para ayudarlos si tienen problemas". Ellos van a tener que ser capaces de manejarse por sí mismos. 

El ejercicio es la clave. Pero ejercitarse en el espacio difiere de cómo se ejercita en la Tierra. Aquí, la atracción gravitacional provee automáticamente la fuerza de resistencia que mantiene en forma a los músculos y a los huesos. "(En el espacio) aún si se hace la misma cantidad de trabajo que se hacía en la Tierra, se está perdiendo la componente de la fuerza de la gravedad", dice Schneider. 

ver leyenda Se han desarrollado varios aparatos para simular la componente gravitacional. Un experimento ruso provee resistencia amarrando a los cosmonautas a una andadera por medio de cintas elásticas. Pero todavía no se ha demostrado que esta combinación particular sea efectiva para prevenir las pérdidas de masa ósea (hueso) - tal vez porque no provee de suficiente carga. Además, "las cintas son tan incómodas que los cosmonautas apenas pueden ejercitar a un 60 o 70 por ciento de su peso corporal", dice Hargens. 

También existe un dispositivo conocido como IRED, o Dispositivo Provisional para Ejercicios a base de Resistencia (Interim Resistive Exercise Device) desarrollado en la NASA. El IRED consiste de una serie de contenedores que proveen más de 300 libras de resistencia en una gran variedad de ejercicios. La efectividad de IRED está aún siendo estudiada, dice Schneider. 

Arriba : El cosmonauta Yury Usachev viste un arnés mientras lleva a cabo una serie de ejercicios de resistencia a bordo de la Estación Espacial Internacional. [ más información]

Más aún, existe otro aparato que intenta simular mejor a la gravedad. Hargens y sus colegas están desarrollando un Dispositivo de Presión Negativa para la Parte Inferior del Cuerpo (Lower Body Negative Pressure device ó LBNP). Este dispositivo consiste en un compartimiento que contiene una andadera, y que depende , dice Hargens, del poder de succión de una aspiradora común y corriente. "Hemos encontrado", dice "que podemos proporcionar el peso corporal al aplicar una presión negativa sobre la parte baja del cuerpo"

El dispositivo, explica Hargens, previene mucha de la pérdida del funcionamiento cardiovascular y muscular. También parece ser efectivo para reducir algo de la pérdida de masa ósea. Una razón es que el LBNP permite a los astronautas ejercitarse con un peso corporal efectivo de entre un 100 y un 120% del que sentirían en la Tierra. Otra motivo es que - a diferencia de cualquier otro dispositivo de ejercicio que se haya desarrollado antes - este reestablece el gradiente de presión sanguínea, incrementando dicha presión en las piernas. 

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Arriba : Cerca del año 1973, el astronauta Owen Garriott del Skylab, yace en un Dispositivo de Presión Negativa para la parte Inferior del Cuerpo (LBNP por sus siglas en inglés) - una gran aspiradora que simula los efectos de la gravedad en la parte baja del cuerpo. Versiones más modernas del LBNP incluyen una andadera y presión negativa auto-generada. NASA, fotografía número: SL3-108-1278.

"Cada vez hay más evidencia", dice Hargens, "de que los diferentes sistemas del cuerpo humano interactúan unos con otros". Por ejemplo, "usted no puede aplicar una gran carga sobre un hueso y esperar a que se reestablezca si no se hace cargo también del fluido sanguíneo hacia dicho hueso ". 

Los científicos no están seguros de como la gravedad "manda señales" al cuerpo para mantener a los huesos y músculos en buena condición. "Sabemos que, de alguna manera, la gravedad es convertida de una señal mecánica a una señal química - y sabemos bastante sobre tales señales químicas", dice Schneider. Sin embargo, las señales mecánicas siguen siendo todavía un misterio. 

Abajo : ¡Sin dolor no se gana! El astronauta Charles Conrad Jr., comandante de la primera misión Tripulada del Skylab, se limpia el sudor de la frente tras una sesión de ejercicio en una bicicleta ergométrica durante una sesión de entrenamiento del Skylab en el Centro Espacial Johnson (Johnson Space Center).[más información]
 

ver leyenda "Resolver tales problemas", dice Schneider, "podría llevarnos a mejores terapias para la gente que  no usa la gravedad de manera adecuada en la Tierra". La vejez es el mejor ejemplo. Vivir en gravedad cero es algo que imita muy bien los efectos de la edad avanzada. Como los astronautas, los ancianos luchan menos en contra de la gravedad. Son más sedentarios, lo que acaba disparando el ciclo de atrofia muscular, de atrofia ósea y de bajo volumen sanguíneo. 

Si los investigadores pudieran identificar las señales necesarias para la producción de músculos y huesos sanos, sería posible "comprar píldoras y hacer ejercicios" que dispararían dichas señales estando en la Tierra. 

 "Apenas estamos comenzando con la investigación... observando los cambios que ocurren en el ser humano ", dice Schneider "Hay muchas y maravillosas preguntas que responder". 

 ¿Y las respuestas? Están esperándonos... allá en el espacio, donde la ausencia de peso nos recuerda que la fuerza gravitatoria no es tan mala después de todo. A veces, nuestro diario duelo contra la gravedad es una lucha, pero ¡sabemos que esta lucha vale la pena! 

    Enlaces en la RedLaboratorio Espacial de Fisiología (Space Physiology Laboratory) -- en el Centro de Investigaciones Ames (Ames Research Center), incluye información  acerca de los sistemas de Presión Negativa para el Ejercicio de la Parte Baja del Cuerpo (Lower Body Negative Pressure Exercise).

¿Piedras Renales en el Espacio? - Sin el familiar tirón gravitatorio, los humanos pueden tener más tendencia a formar piedras en los rs riñones.

PuFF - Los Investigadores están también verificando los efectos de la baja gravedad en los pulmones haciendo este experimento a bordo de la Estación Espacial Internacional.

¡Pedalee más rápido! --Yury V. Usachev comandante de de Rosaviakosmos, Expedición Dos, se ejercita en la bicicleta ergométrica en el Módulo de Servicio Zvezda en la Estación Espacial Internacional.

Las Investigaciones de la NASA Ayudan a Entender y a Tratar la Osteoporosis -- aprenda más acerca de la pérdida de masa ósea en la Tierra y en el espacio desde la página de NASA  " Hay Espacio en mi vida".

Los Astronautas Instalan el Dispositivo Provisional para Ejercicios a base de Resistencia (Interim Resistive Exercise Device in the ISS)   -- Una  foto desde spaceflight.nasa.gov


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FIN

Créditos y Contactos
Autor: Karen Miller
Funcionario Responsable de NASA: John M. Horack
Editor de Producción: Dr.Tony Phillips
Curador: Bryan Walls
Relaciones con los medios: Steve Roy
Traducción: Carlos Román y Gonzalo Estavillo
El directorado de ciencias del Centro Marshall de Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center) de la NASA patrocina los sitios electrónicos de Science@NASA (incluyendo el sitio Ciencia@NASA). La misión de Science@NASA  es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones de la NASA y auxiliar a los científicos en su labor de difusión.