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Wissenschaftler des ISS Erlangen untersuchen Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf die Bewegungskoordination

Die Anziehungskraft der Erde stellt einen ständigen Trainingsreiz für das Herz-Kreislaufsystem sowie das Muskel- und Knochensystem des Menschen dar. Ohne diesen Trainingsreiz sinkt die Leistungsfähigkeit dieser Systeme innerhalb kürzester Zeit rapide ab. Genau mit diesem Problem sehen sich Astronauten bei mittel- bis langfristigen Weltraumaufenthalten konfrontiert.

Um diesen negativen Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper entgegen zu wirken, führen Astronauten unter anderem täglich ein mehrstündiges Ausdauer- und Krafttraining durch. Eine der bisher am häufigsten eingesetzten Trainingsübungen stellt hierbei das Pedalieren auf einem Fahrradergometer dar. Das Zusammenspiel der einzelnen Muskelgruppen wird hierbei vom Gehirn gesteuert. Erfahrungsberichte von Astronauten und frühere Experimente zeigen jedoch, dass das geordnete Zusammenspiel der Muskulatur beim Pedalieren in Schwerelosigkeit ein abweichendes Muster gegenüber dem normalen Pedalieren auf der Erde aufweist, wie beispielweise eine stärkere Ziehbewegung. Hierdurch kann es bei Astronauten zu einer veränderten Koordination und in der Folge zu Bewegungsstörungen kommen. Wie diese veränderte Koordination genau aussieht und welchen Einfluss hierbei die Schwerelosigkeit auf das Gehirn und die Beinmuskulatur nimmt, untersuchen Prof. Lochmann und sein Team vom Institut für Sportwissenschaft und Sport der FAU Erlangen-Nürnberg im Rahmen der 13. Parabelflugmission des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt.

Die Erforschung von Veränderungen der Beinbewegung erfolgte zeitgleich mit zwei Kameras, die infrarotes Licht senden, empfangen und computergestützt auswerten. Die Gehirnaktivität wurde während der Tretübungen ebenfalls zeitgleich per Hirnstrommessungen erfasst. Zur Bestimmung der zeitlichen Abfolge und Stärke des Muskeleinsatzes wurde während des Experiments des Weiteren die elektrische Aktivität von jeweils 5 Muskeln des linken und rechten Beines gemessen und per Funk an einen Computer übertragen. In dem Parabelflugexperiment der Erlanger Wissenschaftler wurde somit erstmals der verzahnte Einsatz von drei hochmodernen Untersuchungsmethoden vorgenommen und optimiert. Während der Flüge führten die Teilnehmer des Experiments Tretbewegungen auf einen speziellen Fahrradergometer, dem Cyclus2, durch. Das für diese Experimente speziell präparierte Cyclus2 ermöglicht es, die Kraft des linken und rechten Beines getrennt voneinander auf den Radantrieb zu übertragen. Diese anspruchsvolle Aufgabe lösten 6 Versuchsteilnehmer in 6000 bis 8000 m Höhe in einem speziellen Flugzeug, einem fliegenden Versuchslabor. An den drei Tagen wurden jeweils 31 Parabeln mit einem speziell dafür ausgerüsteten Airbus 300 ZERO-G über dem Atlantik in der Nähe des Flughafens Bordeaux-Mérignac geflogen. Dabei konnten rund 34 Minuten Schwerelosigkeit für Experimente genutzt werden. Von der Untersuchung erwarten die Wissenschaftler Erkenntnisse über die Funktionsweise des Bewegungssystems des Menschen unter verschiedenen Schwerkraftbedingungen. Das neu hinzugewonnene Wissen soll ebenso wie die neu entwickelten Untersuchungs- und Auswertemethoden dazu verwendet werden wirksame Trainingsprogramme für Astronauten und Menschen mit Bewegungsstörungen zu entwickeln.