Physiologie des Menschen

PFM/PAM in operational mode
In Europa entwickelte Elemente des Pulmonary Function System

CARD
Es wurde nachgewiesen, dass die Einnahme von Salz bestimmte Herz-Kreislauf-Messwerte erhöhen kann, wie zum Beispiel das gesamte Blutvolumen das vom Herzen während einer bestimmten Zeit gepumpt wird. Mit diesem Ex-periment soll die Wirkung des erhöhten Blutvolu-mens nach erhöhter Salzeinnahme auf den Blutdruck, die Herzfrequenz, die Herzleistung und das neuroendokrine System untersucht werden.

Dies Experiment, das mit mehreren Langzeitmannschaften durchgeführt werden soll, erfordert sechs Versuchspersonen und die Benutzung des von der ESA und NASA entwickelten Pulmonary Function System (Lungenfunktionssystem) sowie des in Europa entwickelten MELFI Gefriergerätes. Dieses Experiment kann dazu beitragen, die Mechan-ismen bestimmter Herz-Kreislaufprobleme, wie z.B. Herzversagen, auf der Erde zu verstehen.

Cardiocog experiment
ESA-Astronaut Pedro Duque bei der Durchführing des Cardiocog Experiments

Cardiocog-2
Das Cardiocog-2 Experiment untersucht die Wirkung der Schwerelosigkeit auf das Herz-Kreislaufsystem sowie die Wirkung von Stress auf kognitive und physiologische Reaktionen der Astronauten während ihrer Mission.

Viermal während seiner Mission wird der Astronaut ein halbstündiges Protokoll über normale und kontrollierte Atmung zusammen mit einem Stresstest machen. Herzfunktion, Atmung und Blutdruck werden ständig mit dem Cardioscience-Gerät gemessen, das sich bereits auf der Raumstation befindet. Diese Messungen werden mit Daten verglichen, die bei ähnlichen Bodenexperimenten mit ECG, und Messungen des Blutdrucks, der Atmung sowie Ultraschallmes-sungen erhoben wurden.

Dies ist eine Weiterführung des vorigen Cardiocog-Experi-ments und soll mit drei zusätzlichen Langzeit-Versuchspersonen fortgesetzt werden. Dieses Experiment wird das Verständnis der Neigung zu Schwindelanfällen – ein bekanntes klinisches Problem – erhöhen.

Multi-fluorescent chromosome map
Multi-fluoreszierende Chromosomenkarte einer Zelle, die kosmischer Strahlung ausgesetzt wurde

Chromosome-2
Während des Raumflugs wird die Mannschaft verschiedenen Arten von ionisierender Strahlung ausgesetzt. Um die genetischen Auswirkungen dieser Strahlung zu untersuchen, werden Änderung der Chromosomen und die Strahlungs-empfindlichkeit der weißen Blutkörperchen der Astronauten gemessen. Das Chromosome-2 Ex-periment soll mit acht Versuchspersonen durchge-führt werden: vier Astronauten auf Kurzzeitflügen und vier Astronauten auf Langzeitmission.

CULT
Dieses Experiment ist eine Studie kultureller Aspekte und der Führungsstile von Raumstationsbesatzungen. Fragebögen der Astronauten werden im Hinblick auf die Dynamik ihrer Reaktion in Abhängigkeit von der Dauer des Fluges ausgewertet. Parallel dazu werden Untersuchungen am Bodenpersonal durchgeführt. Die Ergebnisse könnten Empfehlungen zur Arbeit mit multinationalen Mannschaften erbringen. Die Studie im Weltraum kombiniert mit der Studie mit Bodenkontrollpersonal kann weiterhin Empfehl-ungen für die Kommunikation zwischen den Boden und der Raumstation erbringen. Dieses Experiment erfordert acht Versuchspersonen und soll über eine Reihe von Langzeit-Mannschaften hinweg durchgeführt werden.

ETD training
ESA-Astronaut André Kuipers trainiert mit dem Eye Tracking Device

ETD
Das Funktionieren unseres Gleichgewichtssys-tems hängt unter anderem von unseren Augen ab und das Verständnis ihrer Anpassung an Schwerelosigkeit kann wesentlich zum Verständ-nis der Raumkrankheit sowie der Bedingungen von Seekrankheit und Schwindel auf der Erde beitragen. Unsere Augen können um drei Achsen rotieren, jedoch werden normalerweise nur zwei Achsen benutzt. Das Koordinatensystem, das die Bewegung der Augen im Kopf beschreibt, nennt man Listingsche Ebene.

Dieses Experiment konzentriert sich auf die Untersuchung der Listingsche Ebene unter verschiedenen Schwerkraftbedingungen mit Hilfe des Eye Tracking Device (ETD), mit dem horizontale, vertikale und drehende Bewegungen des Auges sowie Bewegungen des Kopfes gemessen werden können. Dieses Experiment erfordert acht Versuchspersonen von Langzeitmissionen und acht von Kurzzeitmission. Das Experiment begann während der Europäischen Mission Delta mit dem ESA-Astronauten André Kuipers im April 2004.

Lymphocytes (L) and Granulocytes (G)
Blutprobe mit weissen Blutkörperchen: Lymphocytes (L) und Granulocytes (G)

Immuno
Das Ziel dieses Experiments ist die Bestimmung von Veränderungen im Hinblick auf Stress und Immunreaktionen während und nach einem Aufenthalt in der Internationalen Raumstation. Dies umfasst die Entnahme von Proben von Speichel, Blut und Urin zur Feststellung von Hormonen in Zusammenhang mit Stress sowie die Analyse von Blutzellen. Die Anpassung des energetischen Stoffwechsels im Hinblick auf Immunreaktionen wird ebenfalls untersucht.

Ein besseres Verständnis des Zusammenhanges von Stress und Immunsystem ist natürlich auch relevant für die Menschen auf der Erde. Dieses Experiment soll mit mehreren ISS-Langzeitmannschaften mit insgesamt sechs Versuchspersonen durchgeführt werden.

Platon device
Platon

NOA 1
Forschungen haben gezeigt, dass eine Erhöhung des ausgeatmeten Stickstoffoxids ein frühes und sicheres Zeichen für Entzündung der Luftwege, besonders bei Asthma, aber auch nach arbeitsbe-dingter Einatmung von Staub, ist. Dieses Experiment wird verbesserte Analysetechniken von Stickstoff in der ausgeatmeten Luft nutzen. Dabei sollen psychologische Reaktionen des Menschen unter Schwerelosigkeit untersucht werden.

Da Staub sich unter Schwerelosigkeit nicht absetzt, ist es wahrscheinlich, dass die menschlichen Luftwege in dieser Umgebung vermehrt eingeatmeten Partikeln ausgesetzt sind. Die Astronauten werden zweimal pro Woche ein einfaches Verfahren des Ein- und Ausatmens während ihres Aufenthalts auf der Station durchführen. Erhöhte Werte von ausgeatmetem Stickstoffoxid verglichen mit den Werten vor dem Flug würden eine Entzündung der Luftwege anzeigen. Die Daten werden auf einem Speicher in der Größe einer Kreditkarte festgehalten. Das Experiment, das während Expedition 12 begonnen wurde, soll über mehrere Expeditionen durchgeführt werden und erfordert acht Versuchspersonen. Platon, entwickelt für Raumfahrt, hat eine weitere Nutzung. Es wird eingesetzt um die Asthmabehandlung zu verbessern, da die Patienten zuhause beobachtet werden können.

Shuttle Astronaut
Das Auftreten von Dekompressionskrankheit bei Astronauten

NOA 2
Das Auftreten von Gas-Embolien im Blutkreislauf von Tauchern als Resultat der Dekompression ist wohlbekannt und kann nach normalen Tauchgängen ohne subjektive Anzeichen von Taucherkrankheit auftreten. Das Auftreten von Dekompressionskrankheit bei Astronauten nach einer Dekompression in Zusammenhang mit einer EVA ist nicht bekannt, aber es wurde demonstriert, dass die entsprechenden Dekompressions-techniken auf der Erde in etwa 6 % der Fälle zu offensichtlichen Symptomen einer Dekompres-sionskrankheit führen. Das führt zur Vermutung, dass wesentlich häufiger Gas-Embolien auftreten ohne offensichtliche Symptome einer Dekom-pressionskrankheit. Eine einfache, nicht invasive Technik zur Bewertung derzeitiger Dekompres-sionsverfahren vor und nach EVAs wäre hilfreich.

Bei diesem Experiment werden die Astronauten eine einfache Ein- und Ausatmungsübung (gemäß NOA 1-Protokoll) durchführen, jeweils so spät wie möglich vor der EVA-Vorbereitung und so früh wie möglich nach Abschluss der EVA. Eine erhöhte Stickstoffoxid-Ausatmung im Vergleich zum vorherigen Zustand würde die Existenz einer Gas-Embolie anzeigen und eine Anpassung der EVA-Prozeduren nahe legen.

NASA Experimente

Zusätzlich zum dem physiologischen europäischen Wissenschaftsprogramm wird Thomas Reiter zwei Experimente für die NASA durchführen.

Epstein-Barr
Zusätzlich zum ESA Programm Physiologie des Menschen wird Thomas Reiter für die NASA ein Experiment zur Reaktivierung des latenten Epstein-Barr Virus durchführen, mit dem etwa 90% der erwachsenen Bevölkerung infiziert ist. Dieses Experiment dient der Untersuchung der Funktion des Immunsystems durch Auswertung von Blut- und Urinproben vor und nach der Mission.

Renal Stone
Der Aufenthalt in der Schwerelosigkeit könnte das Risiko für Menschen erhöhen während und nach dem Flug Nierensteine zu bekommen. Dieses Experiment wird die Wirkung von Kaliumzitrat als Gegenmaßnahme zur Verringerung des Risikos der Bildung von Nierensteinen untersuchen. Kaliumzitrat ist auf der Erde eine bewährte Therapie zur Hemmung der Bildung von Nierensteinen, die Kalzium enthalten.

Last update: 19 Juni 2006

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