Hightech-Schlafsack könnte Sehprobleme im Weltall lösen

Es ist bekannt, dass zu lange Aufenthalte im Weltraum der Gesundheit der Astronauten abträglich ist. Denn wenn sie von Langzeit-Raumflügen zurückkehren, verlieren sie deutlich an Sehschärfe. Grund ist eine Umbildung des Augapfels im Zusammenhang mit der Schwerelosigkeit und ihr Einfluss auf Flüssigkeitsverschiebungen im Kopfbereich. Die NASA hat bei mehr als der Hälfte der Astronauten, die mindestens sechs Monate auf der Internationalen Raumstation ISS verbracht haben, Sehprobleme festgestellt. Einige wurden weitsichtig, hatten Schwierigkeiten beim Lesen und waren manchmal auf die Hilfe von Besatzungsmitgliedern angewiesen, um Experimente durchzuführen.

Jahrzehntelanges Problem

Das Phänomen beschäftigt Wissenschaftler seit mehr als einem Jahrzehnt und bleibt eines der größten gesundheitlichen Dilemmata der bemannten Weltraumforschung. Deshalb beauftragte die NASA die UT Southwestern, eine Lösung für die Sehprobleme von Astronauten zu suchen. Die wurde nun möglicherweise gefunden - in Form eines Hightech-Schlafsacks.

72 Stunden lang lag der Studien-Proband, Dr. James Leidner, in einem Bett im UT Southwestern. Die Monotonie wurde nur nachts unterbrochen, als die Forscher seinen Unterkörper in einen versiegelten, mit einem Vakuum versehenen Schlafsack steckten, der Schlafsack die Flüssigkeit im Kopf ausgleicht und sie zu den Füßen transportiert, wodurch der Druckanstieg kontrolliert wird.

Die neuen Forschungsergebnisse, die in JAMA Ophthalmology veröffentlicht wurden, zeigen, dass der speziell konzipierte Schlafsack durch Absaugen dieser Flüssigkeiten das Gehirn entlastet und dadurch Sehprobleme verhindern kann, denen Astronauten im Weltraum ausgesetzt sind. Die Flüssigkeiten steigen in den Kopf und drücken den hinteren Teil des Augapfels und formen ihn neu. Die Forscher stellten fest, dass bereits nach drei Tagen flachen Liegens genügend Druck ausgeübt wurde, um die Form des Augapfels leicht zu verändern, während diese Veränderung im Schlafsack nicht auftrat.

"Wir wissen nicht, wie schlimm die Auswirkungen bei einem längeren Flug sein könnten, etwa bei einer zweijährigen Marsmission", sagte Dr. Benjamin Levine, ein Kardiologe der UT Southwestern, der die NASA dabei unterstützt, die Gesundheitsrisiken von Hirndruck und abnormalem Blutfluss im Weltraum zu untersuchen. "Es wäre eine Katastrophe, wenn die Astronauten so stark beeinträchtigt wären, dass sie nicht mehr sehen könnten, was sie tun, und die Mission dadurch gefährdet wäre."

Raumfahrt-assoziiertes neuro-okuläres Syndrom (SANS)

Die NASA hofft, dass der Schlafsack eine Krankheit namens raumfahrt-assoziiertes neuro-okuläres Syndrom (SANS) lindern kann. Diese Erkrankung ist durch eine fortschreitende Abflachung des Augapfels, eine Schwellung des Sehnervs und eine Sehbehinderung gekennzeichnet. Frühere Studien zeigten, dass SANS wahrscheinlich durch den konstanten Druck verursacht wird, den Körperflüssigkeiten auf das Gehirn ausüben.

SANS ist auf der Erde kein Problem, wo die Schwerkraft jedes Mal, wenn ein Mensch aufsteht, Flüssigkeiten in den Körper zurückzieht. Im Weltraum verhindert die fehlende Schwerkraft diesen täglichen Entladungsprozess, so dass sich mehr als ein halber Liter Körperflüssigkeit im Kopf ansammelt und Druck auf den Augapfel ausübt. "Man kann im Weltraum nicht aufstehen, um den Druck abzulassen. Das ist das Problem", sagte Dr. Michael Stenger, Wissenschaftler in der Abteilung für gesundheitliche Gegenmaßnahmen der NASA.

"Und es ist sicherlich möglich, dass es noch andere Auswirkungen des Hirndrucks gibt, die wir noch nicht dokumentiert haben", sagte Dr. Levine. "Die Astronauten berichten von etwas, das sie 'Weltraumdummheit' nennen, weil sie mehr Fehler machen. Ob das etwas mit dem Druck zu tun hat, wissen wir nicht."

Zwar normalisiert sich das Sehvermögen kurz nach der Rückkehr der Astronauten auf die Erde wieder, trotzdem ist die Forschung von UT Southwestern von entscheidender Bedeutung für den bemannten Marsflug, den die NASA in den 2030er Jahren starten möchte. Insbesondere die Schlafsack-Technologie könnte sowohl Gehirn- als auch Herzprobleme angehen.

Noch Fragen offen

Mit dieser entscheidenden Erkenntnis begann das Team von Dr. Levine mit dem Outdoor-Ausrüster REI zusammenzuarbeiten, um einen Hightech-Schlafsack zu entwickeln, der von Astronauten jede Nacht verwendet werden kann, um den Druck im Gehirn abzubauen. Obwohl eine ähnliche Unterdrucktechnologie für den unteren Körperbereich bereits seit Jahrzehnten zur Erhaltung der Muskel- und Knochenmasse im Weltraum eingesetzt wird, waren frühere Prototypen nicht für den stundenlangen Gebrauch ausgelegt oder als Gegenmittel für SANS getestet.

Die Tasche hat einen soliden Rahmen – passend geformt wie eine Raumkapsel – und ist so konzipiert, dass sie von der Hüfte abwärts über eine Person passt. Bevor die NASA die Technologie auf die Raumstation bringt, müssen mehrere Fragen beantwortet werden, einschließlich der optimalen Zeit, die Astronauten jeden Tag im Schlafsack verbringen sollten.

Ein Forscherteam des Southwestern Medical Center hatte zuvor entdeckt, dass das Herz aufgrund der Schwerelosigkeit im Weltraum schrumpft, was möglicherweise zu Vorhofflimmern führt – einer Art Herzrhythmusstörung. Möglicherweise trägt der Schlafsack auch dazu bei, einen abnormalen Blutfluss zu kontrollieren, der das Risiko eines unregelmäßigen Herzschlags bei geringer Schwerkraft erhöht.