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Vibraciones Saludables

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Vibraciones Saludables

Un nuevo tratamiento, que está siendo estudiado por médicos financiados por la NASA, podría revertir la pérdida de masa ósea que los astronautas sufren en el espacio.

NASA
Centro Marshall de Vuelos Espaciales

ver leyendaNoviembre 2, 2001: "Úselo o piérdalo."

El familiar mantra del acondicionamiento físico se aplica tanto en el espacio como en la Tierra -- y tal vez con mayor razón en el espacio. Los huesos y los músculos de los astronautas, liberados de la tensión normal de la gravedad, pueden debilitarse en forma alarmante. Los músculos se atrofian, mientras que los huesos pierden masa y se vuelven frágiles.

Reducir la atrofia muscular requiere de ejercicio -- y mucho. En el espacio, los astronautas muy a menudo hacen ejercicio por varias horas al día, con la ayuda de dispositivos exóticos que incluyen resortes, elásticos y hasta bombas de vacío para ofrecer resistencia y simular el peso del cuerpo.

Desdichadamente, tales "contramedidas" no han resuelto el problema de la pérdida de hueso. Aun haciendo ejercicio, los esqueletos de los astronautas se siguen debilitando lentamente. Este ha sido un problema arduo para los investigadores.

Arriba: El hacer mucho ejercicio es clave para mantener sanos los músculos y una buena condición cardiovascular, en el espacio. Pero tales ejercicios no han resuelto el problema de la pérdida de los huesos. Imagen cortesía del Centro Espacial Johnson (Johnson Space Center)..

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Ahora, sin embargo, parece que se ha encontrado una solución: un grupo de científicos, patrocinados por la NASA, sugieren que los astronautas podrían prevenir la pérdida de los huesos parándose sobre una plataforma vibrante durante unos 10 ó 20 minutos cada día. Sosteniéndose sobre ella con la ayuda de unas bandas elásticas, los astronautas pueden continuar haciendo otras tareas mientras vibran sobre la plataforma.

La misma terapia, dicen, podría eventualmente ser usada para el tratamiento de algunos de los millones de personas que sufren de pérdidas de masa ósea, enfermedad conocida como osteoporosis, aquí en la Tierra.

"Las vibraciones son bastante suaves", indica Stefan Judex, profesor asistente de ingeniería biomédica en la Universidad Estatal de Nueva York (State University of New York o SUNY) en Stony Brook, quien trabaja en la investigación. La plataforma vibra a 90 Hertz (1 Hertz = 1 ciclo por segundo), y cada pequeña oscilación imparte una aceleración equivalente a un tercio de la gravedad terrestre. " Si usted toca la plataforma con los dedos, podrá sentir una vibación", añadió. " Pero si usted observa la plataforma, no podrá notar ninguna vibración".

Aunque las vibraciones son imperceptibles, han tenido un profundo efecto en contrarrestar la pérdida de los huesos en animales de laboratorio tales como pavos, ovejas y ratas.

ver leyendaIzquierda: Plataformas de vibración como ésta fueron usadas en experimentos relacionados con la pérdida de hueso en pavos, ovejas y ratas. En la fotografía, junto al pavo, se encuentra el investigador, Dr. Clinton Rubin. Crédito de la imagen: Cary Wolinsky. Esta imagen apareció originalmente en el artículo de National Geographic " Sobreviviendo en el espacio".

En un estudio (publicado en el número de octubre del 2001 de la revista The FASEB Journal), sólo 10 minutos al día de terapia de vibraciones ayudaron a promover niveles casi normales de formación ósea en un grupo de ratas, a las que se les impidió apoyarse sobre las patas traseras durante el resto del día. Otro grupo de ratas que habían tenido sus miembros traseros suspendidos todo el día, mostraron una disminución considerable en su ritmo de formación ósea -- hasta de un 92% -- mientras que otro grupo de ratas, a las que se les permitió soportar su peso por 10 minutos diarios, pero sin el tratamiento de vibraciones, tuvieron también reducciones en la formación de hueso -- 61% menos.

Estos resultados indican que el tratamiento por vibraciones mantiene a los huesos sanos, mientras que breves periodos de soporte del peso no tiene mayores efectos.

Clinton Rubin, un profesor de ingeniería biomédica en SUNY Stony Brook, y quien es el investigador principal en este estudio, advierte, sin embargo, que aún se requieren más experimentos antes de que los científicos puedan estar seguros de que la terapia de vibraciones es efectiva para los seres humanos. "Los animales son diferentes a los humanos", anota. Y aún entre los humanos hay variaciones importantes, tales como la nutrición y la conformación genética. Lo que funciona para las mujeres en la etapa de la menopausia (quienes comúnmente sufren de pérdida de hueso en la forma de osteoporosis) puede que no funcionen para los astronautas en el espacio.

ver leyenda En una prueba clínica reciente de terapia de vibración "Fase I/II", los investigadores aplicaron el tratamiento a 60 mujeres en etapa post-menopáusica. Estudios en chicas adolescentes con densidad ósea muy baja y niños con parálisis cerebral también están ya en camino.

"Los primeros resultados de la investigación con mujeres post-menopáusicas son bastante prometedores -- pero aún son preliminares. Para determinar la eficacia [del método], vamos a necesitar de una prueba clínica a gran escala y por un largo tiempo", dice Rubin.

Una prueba clínica "Fase III" más amplia, está siendo organizada en este momento, y proveerá una confirmación definitiva sobre la efectividad del tratamiento en el total de la población que sufre de osteoporosis.

Derecha: Los huesos principales que soportan el peso -- resaltados aquí en color púrpura -- son también los más susceptibles al debilitamiento en el espacio. Imagen cortesía del Instituto Nacional de Investigaciones Biomédicas Espaciales (National Space Biomedical Research Institute).

Si en verdad los astronautas se puedan beneficiar con un régimen de plataforma de vibraciones es algo que solamente puede ser contestado llevando a cabo un experimento en el espacio, dice Rubin. Tales pruebas ya han sido propuestas, pero ninguna ha sido programada todavía.

Rubin espera que futuros experimentos revelen no sólo si es que la terapia de vibración funciona, sino también porqué. Esto es un poco incierto porque el tratamiento no encaja dentro del marco de referencia convencional de nuestros conocimientos: En la actualidad, la mayoría de los investigadores cree que las cargas impuestas sobre los huesos, soportar, por ejemplo, el propio peso, o un gran esfuerzo físico, es lo que indica a las células óseas que construyen los huesos, que a través de algún disparador químico depositen los cristales minerales que fortifican el hueso. De acuerdo con este argumento, el remedio para la pérdida de los huesos en el espacio es una fuerte cantidad de ejercicio, con arneses en los hombros y cordones elásticos que sirvan de substituto del peso corporal.

Desdichadamente, esto no funciona. El régimen de ejercicio que los astronautas realizan mientras están en el espacio ha demostrado ser algo útil para reducir la atrofia muscular, pero la pérdida de los huesos parece no ser afectada.

ver leyenda Rubin sugiere que tal vez no sean solamente unos cuantos esfuerzos mayores sobre el esqueleto los que envíen la señal para la formación de huesos, sino también un gran número de pequeñas vibraciones de alta frecuencia, aplicadas a los huesos al flexionarlos durante actividades comunes, como estar de pie o caminando.

Los músculos parecen halar de manera uniforme y constante cuando se flexionan -- como al tirar de un resorte. Pero la contracción muscular es más compleja que eso. Las células musculares individuales (que se encuentran a todo lo largo de los músculos esqueléticos) no pueden proveer un jalón constante -- solo pueden aplicar "contracciones" rápidas. Para crear un jalón constante, el cerebro activa grupos de células musculares (llamadas "unidades motoras") en un patrón rápido y repetitivo.

Arriba: El interior de los huesos no es completamente sólido. Consiste, en cambio, de una matriz "esponjosa" de filamentos minerales -- llamados "lamellae" (trabeculae, en inglés) -- y células (no mostradas en esta microfotografía). Estas lamellae proveen de rigidez estructural mientras que minimizan el peso, como en los soportes cruzados de una grúa o de una señal de tránsito. Imagen cortesía de NASA Quest .

Usted puede sentir estos patrones sutiles sentándose en cuclillas y descansando sus manos sobre los muslos -- el ligero temblor de sus músculos tensos es la contracción secuencial de las unidades motoras de los músculos. La frecuencia de tales contracciones varía entre 10 y 100 Hz. En comparación, el experimento con ratas usó una vibración de 90 Hz, y los experimentos con humanos usan vibraciones de 30 Hz.

"Nuestra hipótesis es que un regulador clave en la masa y la morfología de los huesos es el estímulo mecánico que proviene de las contracciones musculares, dice Rubin. "Así que en lugar de estas grandes deformaciones intensivas de los huesos, básicamente lo que se encuentra es una serie de muchas deformaciones pequeñas [que proveen el estímulo principal para el crecimiento de los huesos]".

ver leyenda "Mientras que el ejercicio en el espacio puede generar algunas de estas señales, creemos que la ausencia de peso esencialmente extingue estas señales durante gran parte del día, ya que la actividad de postura no es necesaria", dice. "El tratamiento con base en vibraciones genera una señal mucho más amplia en este orden de frecuencias, y pensamos que 10 minutos al día de esta señal de alta frecuencia es suficiente para proveer de un aviso de mantenimiento al hueso."

Arriba: Cuando los astronautas del futuro se posen sobre la superficie de Marte por primera vez tras de un viaje de seis meses sin peso desde la Tierra, necesitarán huesos fuertes. La terapia de vibraciones podría ser la clave. Pintura por Pat Rawlings.

"Esto es realmente una desviación de la teoría hasta ahora aceptada, de cómo las señales mecánicas controlan a los huesos, y es ciertamente controvertida, dice Rubin.

Sin embargo, podría funcionar. Vibraciones saludables -- inesperadas y controvertidas -- podrían ser la clave para tener huesos sanos en la Tierra y más allá.

Enlaces a la Red

Oficina de Investigaciones Físicas y Biológicas de la NASA -- resolviendo rompecabezas como la osteoporosis a través de investigaciones espaciales.

Los subscriptores a la revista FASEB Journal pueden leer la investigación original del Dr. Clinton aquí.

"Vibraciones Saludables" Pueden Prevenir la Pérdida de los Huesos en el Espacio. -- conferencia de prensa de la NASA acerca de la investigación presentada en este artículo.

Huesos Espaciales -- Artículo de Ciencia@NASA: La ausencia de peso parece divertida, pero la permanencia prolongada en un ambiente sin gravedad puede generar efectos secundarios negativos -- ¡como el debilitamiento de los huesos del cuerpo humano!

la gravedad duele (pero hace bien)-- Artículo de Ciencia@NASA: El cuerpo humano puede experimentar cosas extrañas en el espacio, donde la familiar atracción de la gravedad desaparece.

Dr. Clinton Rubin -- Profesor, Jefe del Departamento de Ingeniería Biomédica (Department of Biomedical Engineering). SUNY Stony Brook.

Instituto Nacional de Investigaciones Biomédicas Espaciales (National Space Biomedical Research Institute) -- Página principal

Preguntas y respuestas sobre la osteoporosis-- de la Asociación Médica Americana de Mujeres (American Medical Women's Association)

Grupo de investigación sobre la pérdida de los huesos -- página de Internet de la división del Instituto Nacional de Investigaciones Biomédicas Espaciales que se encarga del estudio de la pérdida de los huesos en el espacio. También contiene enlaces a otras divisiones del Instituto que manejan diferentes aspectos médicos relacionados con los viajes espaciales.

Prevención de la Pérdida de los Huesos en Vuelos Espaciales Tripulados-- Información sobre la investigación realizada en la Universidad de Vanderbilt (Vanderbilt University) que se discute en este artículo.

Evaluación Sub-regional sobre Pérdida de Hueso-- Lista de hechos de un experimento sobre pérdida de los huesos que fué conducido en la Estación Espacial Internacional (International Space Station) durante la Expedición Dos. También se puede encontrar aquí información sobre este experimento del Centro Espacial Johnson (Johnson Space Center) de la NASA .

Beneficios Médicos de la Investigación de la NASA sobre la Pérdida de los Huesos-- Información sobre como la investigación para resolver el misterio de la pérdida de los huesos en el espacio ayuda a avanzar el tratamiento de la osteoporosis.

Un Beneficio para la Investigación sobre los Huesos -- una herramienta médica para medir la rigidéz de los huesos sin usar radiación fué desarrollada para hacer investigaciones sobre la pérdida de los huesos en el espacio, pero también ha demostrado ser útil para diagnosticar la pérdida de los huesos aquí en la Tierra.

Cinética del Calcio Durante los Vuelos Espaciales -- Información técnica sobre cómo el calcio es regulado en el cuerpo, tanto en la Tierra como en el espacio. Del Centro Espacial Johnson (Johnson Space Center) de la NASA.

La Función de los Huesos-- Del Instituto Nacional de Investigaciones Biomédicas Espaciales (National Space Biomedical Research Institute).

Investigación Sobre el Crecimiento de los Huesos en el Espacio.-- Del Instituto Nacional de Investigaciones Biomédicas Espaciales (National Space Biomedical Research Institute).

Investigación Biotecnológica en Gravedad Cero -- Desde El Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center) de la NASA.

Más enlaces sobre la osteoporosis -- del Centro Nacional de Información sobre el Envejecimiento.


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Créditos y Contactos

Autor: Patrick L. Barry
Funcionario Responsable de NASA: John M. Horack

Editor de Producción: Dr. Tony Phillips

Curador: Bryan Walls
Relaciones con los Medios: Steve Roy
Traducción al Español: Carlos Román Edición en Español: Héctor Medina
El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center) de la NASA patrocina las páginas de Internet de Science@NASA, que incluyen a Ciencia@NASA. La misión de Science@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.