CIRiS – Centre for Interdisciplinary Research in Space
På ISS er kroppen til Luca Parmitano i en vektløs tilstand. Vil det påvirke musklene og skjelettet hans? Og i så fall hvordan?
Hver av oss har cirka 700 muskler i kroppen, og disse utgjør omtrent halvparten av kroppsvekten vår. Hjertemuskler jobber hele tiden for å kunne pumpe friskt blod rundt i kroppen, og vi bruker musklene i beina, magen og ryggen til for eksempel å gå og løpe.
Skjelettet er rammeverket for kroppen vår. Det er sterkt nok til å holde oss oppreist og beskytte kroppens viktige organer, men lett og fleksibelt nok til at vi kan bevege oss på mange forskjellige måter.
Dette opplegget tar for seg hvordan skjelett og muskulatur påvirkes av et opphold på romstasjonen. Elevene lager et treningsprogram for astronautene om bord i ISS.
Forsøk og praktisk arbeid
Hva skjer med Lucas muskler?
Abdul Basit Mohammad
CIRiS – Centre for Interdisciplinary Research in Space
Be elevene om å skrive det de vet om hvordan musklene våre og skjelettet vårt er bygd opp og virker.
Be dem skrive det de tror skjer med Lucas muskulatur når han er vektløs over lang tid på den internasjonale romstasjonen. Be dem begrunne hvorfor de tror dette skjer.
Fortell: På jorda må kroppens skjelett og muskler jobbe hele tiden for å jobbe mot gravitasjonen. Selv når vi ikke trener aktivt, får altså musklene og skjelettet en belastning som gjør at kroppen må ha nok styrke til å holde seg oppe. Men kroppen til «vektløse» Luca trenger ikke å jobbe mot gravitasjonen, og han får nesten ikke brukt musklene sine. Når muskler ikke brukes, blir de svakere. Skjelettet hans trenger heller ikke å være så sterkt, fordi kroppen ikke må holdes oppreist.
Faglig forklaring
Vi har tre typer muskulatur: Skjelettmuskulatur som kort sagt beveger knokler, glatt muskulatur i tarm og andre indre organer og hjertemuskulatur som pumper blod rundt i kroppen. Når vi belaster skjelettmuskulaturen ved trening, prøver kroppen å gjøre seg klar for høyere belastning senere også og vil bruke mer energi til å bygge opp større muskler.
Skjelettet holder kroppen oppreist og beskytter viktige organer i kroppen. For eksempel er hjernen beskyttet av hodeskallen. Skjelettet er feste for skjelettmuskulaturen og har bevegelige ledd som lar oss bevege oss. I store knokler er det beinmarg som inneholder jern, og der lages det blodceller. Skjelettet er også vårt viktigste lager av mineralsalter, som for eksempel kalsium. Skjelettet består av benvev som er den harde delen av bena i kroppen. Benvev består hovedsakelig av mineraler, for det meste kalsiumfosfat. I tillegg består benvev av kollagen som er proteinfibre. Kombinasjonen av mineralenes hardhet og proteinfibrenes styrke og smidighet gjør benvevet sterkt. Kosthold er viktig for skjelettet: For å danne kollagen (proteinfibre) er det viktig å få i seg nok kalsium (for eksempel fra melkeprodukter) og andre mineraler, samt vitamin C. I tillegg er styrketrening viktig for å styrke skjelettet.
På jorda må kroppens skjelett og muskler jobbe hele tiden for å jobbe mot gravitasjonen. Selv når vi ikke trener aktivt, får altså musklene og skjelettet en belastning som gjør at kroppen må ha nok styrke til å holde seg oppe. Men kroppen til «vektløse» Luca trenger ikke å jobbe mot gravitasjonen, og han får nesten ikke brukt musklene sine. Når muskler ikke brukes, blir de svakere. Skjelettet hans trenger heller ikke å være så sterkt, fordi kroppen ikke må holdes oppreist. Lucas muskler og skjelett blir derfor svakere etter hvert som kroppen tilpasser seg det nye miljøet.
Muskulatur og skjelett i kroppen fornyer seg stadig ved at celler dør og nye skapes. Når vi endrer måten vi bruker kroppen på, vil kroppen prøve å tilpasse seg disse endringene. Musklene og skjelettet til Luca vil bli svakere fordi kroppen hans tilpasser seg de nye forholdene. Kroppen hans trenger mindre muskel- og benvev til bevegelse og støtte, og vil derfor lage færre nye celler. Dette tapet av muskler og benvev går raskt. Astronauter mister opp mot 1–2 % av benmassen sin hver måned, noe som er ganske drastisk! Til sammenligning mister eldre mennesker på jorda vanligvis 1–2 % av benmassen i løpet av ett år. Etter et opphold på 6 måneder kan faktisk deler av Lucas skjelettet være like svakt som hos gamle mennesker. Muskeltap på 10–20 % er observert hos astronauter, og hvis de ikke prøver å motvirke tapet kan det bli så mye som 50 %! Heldigvis finnes det noe Luca kan gjøre for ikke å bli altfor svak i skjelett og muskler under oppholdet på ISS.
Be elevene lage et treningsprogram for Luca som gjør at han får brukt de store muskelgruppene hver dag. Minn dem på også å tenke over hvordan vektløshet påvirker hvilke treningsapparater Luca kan bruke. Be dem begrunne valg av øvelser og apparater.
Luca Parmitano trener med vekter på jorda. Foto: NASA / V.Zelentsov
Faglig forklaring
Luca må trene cirka 2 timer hver dag om bord ISS for å bremse tapet av muskelvev og benvev. Siden alt er vektløst på ISS, hjelper det ikke å løfte store vekter, de veier jo ingenting!
Ett av apparatene astronautene bruker, er en tredemølle. Når de løper, må de være bundet til tredemølla med strikk. Strikken gjør det gravitasjonen gjør på jorda. Den drar astronautene ned mot underlaget slik at musklene får motstand når astronauten løper oppreist.
Luca trener på ISS ved å løpe på tredemølle. Foto: NASA
Astronautene bruker også en ergometersykkel hvor de kan spenne seg fast og sykle.
Astronaut Sunita Williams sykler for å holde seg i form. Foto: NASA
Andre apparater lar astronautene trene musklene ved at fjærer eller elektriske motorer gir motstand.
Koichi Wakata trener benpress på ISS. Foto: NASA
Selv om daglig trening på ISS bidrar til at astronautene taper mindre muskelmasse og benvev enn de ville ha gjort i vektløshet ellers, er tapet fortsatt merkbart. Leger og forskere er veldig interesserte i å studere hvordan kroppen oppfører seg i vektløshet, og hvordan man kan holde kroppen i form på romstasjonen. Dette er viktig kunnskap å ha hvis man skal på lange romreiser i fremtiden, men det er også viktig for oss her på jorda. Svekkelsen av skjelettet astronautene på ISS opplever, er veldig lik den svekkelsen gamle mennesker opplever på jorda. Hvis vi forstår mer om hvordan riktig kosthold og trening kan redusere svekkelsen i vektløshet, kan kunnskapen også brukes til å holde kroppene våre friskere lenger her på jorda.
Frank De Winne bruker romaskin til å trene. Foto: NASA
Kommentarer/praktiske tips
Alle svar kan være interessante, og det er viktig at elevene prøver å forklare hvorfor de har valgt bestemte treningsøvelser og apparater.
