Damit Astronauten keine kalten Füße kriegen

Temperaturregulation unter extremen Umweltbedingungen

Um eine neuartige Infrarotkamera erweitert geht die Bedrest-Studie des Zentrums für Weltraummedizin Berlin in die zweite Runde. Mit der Studie wollen die Wissenschaftler des Instituts für Physiologie (Charité-Campus Benjamin-Franklin) ergründen, wie sich Knochengerüst, Muskelmasse, Herz-Kreislauf-Parameter und thermischer Status unter andauernden Bedingungen der Schwerelosigkeit verändern. Hierzu werden, wie schon in diesem Jahr, ab Februar 2004 wieder acht junge Männer acht Wochen lang für die Wissenschaft im Bett liegen. Im nächsten Jahr wird zum ersten Mal die neue Infrarotkamera eingesetzt. Diese erlaubt eine vollständige Erfassung der Hauttemperatur der Versuchsteilnehmer.

Beim Aufbau der International Weltraum Station (ISS) müssen die Astronauten während unzähliger, teilweise bis zu acht Stunden dauernder, Spacewalks die neuen Teile der Weltraum Station montieren. Die Astronauten stecken dabei zwar in Anzügen, die sie vor der Kälte des Weltalls schützen, trotzdem klagen sie immer wieder über eiskalte Hände und Füße. Woran das liegen kann versuchen Berliner Wissenschaftler des Zentrums für Weltraummedizin in so genannten Bedrest (Bettruhe) -Studien herauszufinden. Während die Probanden wochenlang im Namen der Wissenschaft faulenzen, werden die körperlichen Veränderungen beobachtet. „Achtzig Prozent unseres Energieverbrauchs für körperliche Aktivitäten werden auf die aufrechte Haltung verwendet. Durch die horizontale Lage kann der Effekt der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper somit am ehesten simuliert werden“, erklärt Privatdozent Dr. Hanns-Christian Gunga, Sprecher des Zentrums für Weltraummedizin. Die neue Infrarotkamera erlaubt es jetzt, ein akkurates Bild der Temperaturunterschiede der verschiedenen Körperteile, einschließlich der Extremitäten, zu gewinnen. Bisher wurde die Temperaturmessung lediglich an acht einzelnen Messpunkten vorgenommen. Im Mittelpunkt der aktuellen Studie am Institut für Physiologie stehen Untersuchungen zum Salzwasser-Haushalt und der Durchblutungsregulation. „Mangelnde Durchblutung der Extremitäten ist womöglich mit den Kälteempfindungen in den Händen und Füßen der Astronauten bei Spacewalks in Verbindung zu bringen und es ist vorstellbar, dass Astronauten ein spezielles Trainingsprogramm absolvieren müssen, um dem entgegen zu wirken“, erklärt Gunga.

Die Auswirkungen von Stressoren wie hohe Arbeitsanforderung, Isolation und räumliche Beengtheit auf die physische Leistungsfähigkeit des Menschen in der Schwerelosigkeit bilden einen weiteren Interessenschwerpunkt der Weltraummediziner. Zur Erfassung und Beurteilung der Stressoren, die auf das autonome Nervensystem einwirken, wird derzeit in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (Dr. Johannes, DLR) in der Bedrest Studie ein mobiles System für die Astronauten der ISS getestet (Health Lab). Mit dem HealthLab-Monitor, der nicht größer als eine Zigarettenschachtel sein und von den Astronauten ständig am Körper getragen werden soll, soll eine ständige Überwachung der physiologischen Daten der Astronauten möglich werden. Auch Daten der Infrarot-Kamera könnten in den HealthLab mit einfließen, wenn eine der modernen Infrarot-Kameras in der Internationalen Raumstation installiert würde. Bisher sei das nicht möglich gewesen, da die älteren Modelle immer auf flüssigen Stickstoff angewiesen waren und der Einsatz von Flüssigstickstoff im Weltall aus Sicherheitsgründen bei humanphysiologischen Forschungen nicht möglich sei, erklärt Dr. Gunga.

Die Erkenntnisse der Studie und die Entwicklung des HealthLab-Monitors dienen jedoch nicht ausschließlich der Weltraummedizin. Der HealthLab-Monitor stellt zugleich eine entscheidende Bereicherung für die terrestrische Telemedizin dar. Die Anwendung der neuartigen Methoden zur Erfassung von Unterkühlung oder Überhitzung des menschlichen Körpers kann unter anderem auch beim Arbeitsschutz (z.B. Berufstaucher oder Feuerwehr) von großem Nutzen sein.

Auf der Webpage des Zentrums für Weltraummedizin stellen sich die Arbeitsgruppen mit ihren Forschungsprojekten vor. Informationen und Termine rund um die Weltraummedizin können abgefragt werden: http://www.zwmb.de

Weitere Informationen erteilt Ihnen gern:
PD Dr. Hanns-Christian Gunga, Institut für Physiologie, Charité-Campus Benjamin Franklin, Arnimallee 22, 14195 Berlin, Tel: 030 / 8445 1656, E-Mail: gunga@zedat.fu-berlin.de