Tra le tante funzioni svolte dai muscoli scheletrici, una importante è il mantenimento della nostra postura. Se non fosse per questi muscoli, l'attrazione gravitazionale della Terra potrebbe renderci difficile stare in piedi e camminare. Il gruppo di muscoli - per lo più presenti negli arti, nella schiena e nel collo - che sono responsabili del mantenimento della nostra postura e ci permettono di muoverci contro la forza di gravità sono giustamente chiamati muscoli "antigravitazionali".

Ma cosa succede a questi muscoli quando non c'è gravità (o uno "scarico" della forza gravitazionale) contro cui lavorare? La domanda potrebbe suonare ridicola per alcuni, ma non per un astronauta a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Nello spazio esterno, dove la gravità è minima, i nostri muscoli (soprattutto quelli antigravitazionali) non vengono utilizzati molto, il che potrebbe causare la loro atrofia e modificarne la struttura e le proprietà. In effetti, è noto che i muscoli del polpaccio umano si riducono di volume durante un volo nello spazio.

Allora come possono gli astronauti evitare questi problemi neuromuscolari?

Un team di ricercatori dal Giappone guidato dal Dr. Yoshinobu Ohira dell'Università di Doshisha, in Giappone, ha cercato di trovare la risposta. Hanno studiato le risposte delle proprietà neuromuscolari allo scarico gravitazionale e hanno prodotto approfondimenti basati sulla ricerca su come gli astronauti possono evitare problemi neuromuscolari durante un volo spaziale prolungato. Questa recensione è stata pubblicata su Neuroscience &Biobehavioral Reviews a maggio 2022.

Il team ha esaminato il modo in cui le proprietà morfologiche, funzionali e metaboliche del sistema neuromuscolare rispondono alle attività antigravitazionali ridotte. Hanno esaminato prima i modelli di simulazione umana e di roditori e hanno anche visto come l'attività dei motoneuroni afferenti ed efferenti regolasse le proprietà neuromuscolari. La loro revisione suggerisce che l'attività neurale afferente (che coinvolge i segnali inviati dal muscolo scheletrico al sistema nervoso centrale durante l'attività muscolare) svolge un ruolo chiave nella regolazione delle proprietà muscolari e dell'attività cerebrale.

L'inibizione delle attività muscolari antigravitazionali provoca il rimodellamento dei sarcomeri (che sono l'unità strutturale dei muscoli), con conseguente diminuzione del loro numero, causando ulteriormente una diminuzione dello sviluppo della forza che porta infine all'atrofia muscolare. Si osserva anche una riduzione dell'ampiezza degli elettromiogrammi nei muscoli antigravitazionali, vale a dire il soleo e l'adduttore lungo. Ciò indica che l'esposizione ad ambienti a bassa gravità colpisce non solo i muscoli ma anche i nervi.

Lo scarico gravitazionale provoca un deterioramento del controllo motorio, visto come una ridotta coordinazione dei muscoli antagonisti e una meccanica alterata. Difficoltà di deambulazione è stata osservata anche negli equipaggi dopo il volo spaziale, sebbene si esercitassero regolarmente sulla ISS. Gli astronauti a bordo della ISS sono tenuti a utilizzare tapis roulant, ergometri per biciclette e attrezzature per l'allenamento di resistenza per contrastare l'effetto della ridotta gravità sul sistema neuromuscolare e salvaguardare la loro salute fisica. Tuttavia, queste contromisure basate sull'esercizio non sono sempre efficaci nel prevenire alcuni cambiamenti neuromuscolari indesiderati.

Ulteriori sfide sorgono quando gli astronauti sono esposti a un ambiente di microgravità per sei mesi o più, ad esempio, nel loro viaggio verso o dal pianeta Marte. Questa recensione, quindi, ha importanti implicazioni nell'area della ricerca spaziale, con particolare attenzione al benessere degli astronauti (consigli per i quali sono citati dagli autori).

I cambiamenti nelle proprietà muscolari dovuti allo scarico gravitazionale possono essere correlati a una diminuzione dell'attività neurale, nonché a uno stress meccanico dipendente dalla contrazione e/o dall'allungamento. Stimolare adeguatamente il muscolo soleo sembra ridurre le possibilità di atrofia. Quindi, durante l'esercizio, gli astronauti dovrebbero camminare o correre lentamente con un atterraggio di appoggio posteriore (anche l'uso di una corda elastica aiuterebbe). Anche lo stiramento passivo periodico del soleo sembra essere efficace. Quindi le informazioni da una prospettiva unica, come discusso in questa recensione, possono svolgere un ruolo importante nello sviluppo di contromisure appropriate contro i problemi neuromuscolari per future missioni di esplorazione spaziale umana di lunga durata. + Esplora ulteriormente

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