سیستم عصبی عضلانی (از زندگی در زمین تا علم زندگی در فضا)

جمله “سیستم عصبی-عضلانی” که در عنوان کتاب سیستم عصبی عضلانی (از زندگی در زمین تا علم زندگی در فضا) استفاده شده است.

این نظر را منعکس میکند که دستگاه حرکتی انسان علاوه بر اسکلت استخوانی، عضلات اسکلتی را نیز در بر میگیرد که توسط سیستم عصبی-عضلانی (فعالیت نرون عصبی حرکتیِ مغز و نخاع شوکی، عملکرد استخوان و عضله را کنترل می کند) کنترل میشود. تاکید اصلی این کتاب بر یافته های اخیر ( 10-15 سال گذشته) از تحقیقات راجع به عضله اسکلتی طبیعی و سازگاری سیستم عصبی-عضلانی به عدم استفاده از عضله در علوم زندگی فضایی است که با استفاده از پژوهش های حیوانی (موش ها و رت ها)، آزمایشات انسانی بر روی زمین ( استراحت روی تخت که مشابه پرواز فضایی است)، و نتایج مداخلات فیزیکی مختلف بر روی ساختار، عملکرد، و مسیرهای سیگنالیگ سلول در پژوهش های عضله اسکلتی استفاده نشده بر روی زمین و پرواز فضایی واقعی (ایستگاه فضایی بین المللی، ماهواره زیستی)، اجرا می شود. این اتفاق منجر به نقطه نظرات و فرضیه های اساسی شده، و در آینده چشم اندازهای را برای کمک به یافتن پروتکل های فیزیکی بهینه، روشن میکند، که مناسب با پتانسیل استفاده کننده ها بوده و تقویت کننده ی مسیرهای سیگنالینگ کلیدی سلولی همچون نیتریک اکساید (NO) و Homer باشد. ممکن است بعضی از نظرات جدید که از مطالعات فضایی به دست آمده، تاثیراتی بر درک صحیح از کنترل و سازگاری عملکرد انسان بر روی زمین و فضا داشته باشد. در اینجا ما یک پروتکل مداخله ورزشی واحدی را در برابر آتروفی عضله اسکلتی در پی عدم استفاده، و اختلالات عصبی-عضلانی پیشنهاد کردیم، که از لرزش کل بدن استفاده میکرد و البته به جهت قابلیت اجرا برای جلوگیری از آتروفی در پی عدم استفاده، در دو مطالعه استراحت بر روی تخت در دانشگاه چاریتی برلین (تحقیقی با مسئولیت D. Felsenberg)، با همکاری نماینده فضایی اروپا (ESA)، نماینده فضایی آلمان (DLR)، و شریکان صنعتی ( Novotec Medical Inc., Pforzheim, Germany)، مورد آزمایش قرار گرفت.

سیستم عصبی عضلانی (از زندگی در زمین تا علم زندگی در فضا)

پروتکل های مداخله ای مختلفی که در رابطه با استراحت روی تخت استفاده شده است، به عنوان پیشگام کنترل شده ی بالینی برای مطالعات انسانی بر روی زمین در نظر گرفته می شود که احتمالا به کاهشِ تحلیل عضلانی و استخوانی کمک کرده، و کنترل عصبی-عضلانی را برای کاهشِ احتمال آسیب در اعضای کابینه پرواز در طول ماموریت فضایی و بعد از آن بهبود می بخشد. ما تصور می کردیم که بعضی از یافته های ما از مطالعات پایه ای انسانی بر روی زمین، مانند اثرات ضدآتروفیک حاصل از تحریک لرزشی بر عضله اسکلتی، و مسیرهای کلیدی سلول از سیگنالینگ عصب-عضله در طول دوره های بلند مدت عدم استفاده، توانایی تفسیر شدن به عنوان مراقبت پیشگیرانه در زندگی روزانه (آمادگی بدنی ) را به اشتراک میگذارد، یا احتمالا بعنوان وسایل درمانی اضافی برای پروتکل های توانبخشی عادی در بخش های بالینی مختلف ( مانند فیزیوتراپی، بیماری های عصبشناختی یا عصبی عضلانی، و استئوپروز)، و نگهداری افراد مسن سالم بر روی زمین به کار برده می شود.
این کتاب به تمام افراد علاقه مند، متخصصین و همچنین تازه واردان به این رشته پیشنهاد می شود

امروزه فعالیت ورزشی، یکی از اموری است که به عناوین مختلف در جهان مطرح شده و گروه زیادی به اشکال گوناگون با آن سرو کار دارند. ديرزماني است، نقش و اهميت فعاليت‌هاي بدني در ميان افراد جامعه و به خصوص ورزشکاران حرفه‌ای، بر روی زمین شناخته شده است، اما در این میان، کمتر به اهمیت فعالیت بدنی در فضا در بین فضانوردان پرداخته شده است. اين مسئله باعث شده تا محققان، تمايل پيدا كنند نسبت به تأثيرات مختلف فعاليت‌هاي بدني در فضا حساس شوند و تلاش نمايند تا دانش و اطلاعات خود را توسعه بخشند. اولین سفری که انسان به فضا داشت، مدت آن، تنها چند ساعت بیش‌تر نبود اما امروزه مدت زمانی که یک فضانورد در فضا می‌ماند به طور میانگین 6 ماه است. تحقیقات علمی نشان داده است که سفرهای فضایی که بیش از یک ماه به طول می‌انجامد به دلیل نبودن جاذبه، بافت‌های استخوانی و عضلانی فضانورد، در معرض خطر قرار گرفته و ممکن است پس از بازگشت به زمین دچار عوارض شدیدی شود. بی‌وزنی، موجب بروز چنین مشکلاتی در اسکلت‌بندی و ایجاد کمر درد می‌شود. بازسازی شرایط زمین، نیز نه تنها مشکل‌گشا نیست، بلکه باعث افزایش فشار روی نیمه‌ی پایینی بدن فضانورد می‌شود. به منظور مقابله با این تهدیدات و همچنین بهبود وضعیت سلامتی در فضا، همه سرنشینان ایستگاه فضایی بین‌المللی، موظف به انجام ورزش روزانه‌اند، زیرا در شرایط بی‌وزنی در فضا ، عضلات پا و باسن تحلیل می‌روند. علاوه بر این، دانشمندان نیز به طراحی و ساخت دستگاه هایی پرداخته‌اند که بتوان از آن‌ها جهت انجام فعالیت ورزشی در فضا استفاده نمود که برخی از نمونه‌های آن در این کتاب آورده شده است. مطالب کتاب پیش رو، نتیجه تحقیقات اصلی اخیر (10 تا 15 سال گذشته) نویسنده می‌باشد که از زمینه‌های اصلی تحقیقاتی نویسنده در خصوص سازگاری عضلات اسکلتی و سیستم عصبی عضلانی نسبت به عدم استفاده از عضله در فضا با استفاده از تحقیقات حیوانی (موش و رت‌ها)، آزمایشات مبتنی بر انسان و نتیجه اقدامات متقابل مختلف فیزیکی بر ساختار، عملکرد و مسیرهای سیگنالدهی سلولی بر روی زمین، و در پرواز فضایی واقعی (ایستگاه بین المللی فضایی) ‌می‌باشد، که می‌تواند برای خوانندگان علاقه مند، متخصصان و همچنین تازه‌کاران پژوهش در فضا، مفید واقع شود و دانش جدیدی را جهت پیشرفت علم در این عصر ماشینی رو به رشد، به بشر ارائه دهد. زیرا که دانش بشر امروزی، هرچقدر هم، زیاد باشد، باز نیازمند تکمیل و توسعه است

شرایط غیرعادی و شگفت انگیز در فضا، بخصوص همراه با عدم وجود جاذبه، امروزه برای مطالعه علوم فیزیکی و جسمی، که خود زمینه ای برای مطالعه پیرامون علوم حیاتی هستند، استفاده می شود. هدف اصلی این مطالعه، تعیین نقش جاذبه با توجه به منشاء، سیر تکاملی، و آینده ی حیات، و همچنین توسعه و موقعیت یابی موجود زنده از سلول های منفرد و تک سلولی ها تا انسان هاست. این پژوهش تنها با وجود پرواز فضایی با سرنشین در حدود 50 سال قبل، امکان پذیر شده است. با اولین تجربه ای که بر روی آپولو 16، انجام شد، برنامهی علوم حیات فضایی آلمان چهلمین جشن سالیانه ی خود را در سال 2012 برگزار کرد- یک موقعیت مناسب برای اسپرینگر و DLR ( مرکز فضایی آلمان) تا دستاوردهای علوم حیات فضایی که تا کنون به دست آمده را نگهداری کند.
DLR، مرکز ملی مطالعه فضایی و هوانوردی در جمهوری فدرال آلمان است. پژوهش های گسترده و فعالیت های پیشرفته این مرکز در زمینه هوانوردی، فضا، انرژی، حمل و نقل، و امنیت، در اقدامات ملی و بین المللی گنجانده شده است. علاوه بر مطالعات خود مرکز، بعنوان نماینده ی فضایی آلمان، DLRتوسط دولت فدرال، به وسیله برنامه ریزی و اجرای برنامه فضایی آلمان تامین می شود. هدف کلی برای بخش علوم حیاتی در برنامه فضایی حاضر، که توسط دولت آلمان در نوامبر 2010 تصویب شد، یافتن دانش علمی و ظرفیت های کاربردی جدید بوسیله تحقیق در موقعیت فضایی، بخصوص با استفاده از محیط بدون نیروی گرانش در ایستگاه فضایی بین المللی ISS است.

در خصوص اجرای برنامه، مدیریت فضایی DLR، زیرسازها و موقعیت های فضایی مورد نیاز را ارائه کرده، با صنعت فضایی آلمان به منظور توسعه تسهیلات جدید مطالعاتی قرارداد بسته، و سرمایه های مطالعاتی لازم را برای تیم های علمی در دانشگاه ها و سایر مراکز تحقیقاتی تامین میکند. در حالیکه اصطلاحا موقعیت های پروازی کوچک مانند برج سقوط در برمن، موشک های اکتشاف تغییرات جوی، و پروازهای سهموی هواپیما، در برنامه ملی در دسترس است، مطالعه بر روی ایستگاه فضایی و بینالمللی (ISS)، در قالب حضور آلمان در برنامه عدم وجود نیروی جاذبه ESA و یا از طریق همکاری های دوجانبه با سایر نمایندگان فضایی، اجرا شد. ماهواره هایی چون BION و FOTON که آزادانه پرواز می کنند، در همکارای با روسیه مورد استفاده قرار گرفتند. استفاده از فضاپیماهای چینی که اخیرا آغاز شده است، مانند Shenzhou، حیطه عمل آلمان در رابطه با موقعیت های پروازی را بیشتر گسترش داده، و در حال حاضر بحث ها در رابطه با همکاری آینده بر روی ایستگاه فضایی چینی در دست بررسی است.

از اوایل 1970، آلمان یک نیروی محرک برای پرواز فضایی انسان، و مطالعات مرتبط در علوم فیزیکی و حیاتی در اروپا بود. آلمان بود که توسعه آزمایشگاه فضایی را به عنوان کمک اروپا به سیستم شاتل فضایی آمریکا، که توسط تنظیم یک برنامه ملی جوی کامل شد، آغاز کرد. و امروز آلمان تبدیل به یک شرکتکننده اروپایی اصلی در برنامه های ESA، برای ISS و بهره برداری علمی آن شده است.
از آنجایی که علم و پژوهش، تلاش های مشارکتی و بین المللی هستند، اول برای مجموعه ما، و سپس در آلمان و سایر کشورها به دانشمندان پیشرویی رسیدیم، تا ما را با نظرات و خلاصه ای از پیشرفت های خود در زمینه های مختلفی از علوم زندگی فضایی آشنا کنند. با حضور SpringerBrief بر روی فیزیولوژی عصب-عضله، ما مجموعه را با فضایی که هم اکنون توجه زیادی را به خود جلب کرده است، آغاز کردیم- بدون ورود بخش کوچکی از مشکلات سلامتی همچون آتروفی عضلانی، و استئوپروز به جامعه مسن و جدید ما. روی هم رفته، توجه به این نکته جالب است که تغییرات فیزیولوژیکی-روانشناختی که فضانوردان در طول پروازهای فضایی تجربه می کنند، بسیار شبیه به آن تغییراتی است که افراد مسن بر روی زمین تجربه می کنند، فقط با سرعت بیشتر. اختلالات دهلیزی و گردش خون بلافاصله ایجاد می شوند، تخریب عضلات و استخوان ها در طول هفته ها یا ماه ها، و حتی سیستم ایمنی هم تضعیف می شود. بنابراین، روند پیری همانند بیماریهای مشخص می تواند با سرعت بالایی مطالعه شده، و نظرات ارزشمندی را برای منافع انسان بر روی زمین ارائه نمایند. خوشبختانه این مشکلات برای فضانوردان، بعد از بازگشت به زمین به آرامی ناپدید میشوند، لذا روند ریکاوری آنها نیز می تواند بررسی شده، و اطلاعات مفید بیشتری را در اختیار بگذارد.
کتابچه هایی در رابطه با تغذیه و متابولیسم، سیستم ایمنی، دهلیز و علم عصب، سیستم قلبی عروقی و تنفس، و در رابطه با اجرای روانشناسی-فیزیولوژیکی انسان، ادامه خواهند داشت. این جدایی فیزیولوژی انسان و پزشکی در فضا، در موقعیت های تحقیقاتی مختلف یک طبقه بندی کلاسیک و سنتی را دنبال می کند. به هرحال مشخص خواهد شد که پژوهش های پزشکی در فضا، یک مسیر بسیار کاملی را دنبال می کند، و پیشنهاد می شود که این مساله باید در مطالعات زمینی دنبال شود. سرانجام این مجموعه توسط کتابچه هایی در رابطه با بیولوژی تابشی و گرانشی کامل خواهد شد.
ما متقاعد شدیم که این مجموعه، با اولین کتابچه ی خود در رابطه به فیزیولوژی عصبی عضلانی در فضا شروع شده، خواننده های علاقه مند را خواهد یافت، و سرانجام مردم عوام را متقاعد خواهد کرد که پژوهش در فضا، بخصوص در علوم حیاتی، در گذشته و در آینده منجر به فواید محسوسی برای انسان در روی زمین خواهد شد.

آنچه در کتاب سیستم عصبی عضلانی (از زندگی در زمین تا علم زندگی در فضا) می خوانید :

فصل اول: مقدمه کلی
فصل دوم: عضله اسکلتی
فصل سوم: سیستم عصبی عضلانی
فصل چهارم: فعالیت جسمانی در فضا: تلاش‌های بیهوده؟

تالیف: دیتربلوتنر, میشل سالانوا

مترجم: دکتر فرهاد دریانوش, ریحانه زرباف, مهشید مهذب