Idea treningu wibracyjnego zrodziła się nie z potrzeby ludzi, będących na Ziemi, ale astronautów, przebywających w stanie nieważkości. W przestrzeni kosmicznej, gdzie siła grawitacji jest znikoma, gęstość mineralna kości oraz siła mięśniowa może ulec zmniejszeniu. Rosjanie wpadli więc na pomysł, żeby zastosować tam sztuczną grawitację - wibracje.
Grawitacja – naturalna stymulacja ciała
Każdy zapewne kojarzy Izaaka Newtona i słynną scenę ze spadającym jabłkiem na głowę naukowca – tak w skrócie opisuje się pierwsze spostrzeżenia uczonego na temat siły grawitacji. Grawitacja stawiając “opór” dla naszego ciała, znacząco wpływa na układ ruchu (mięśnie i kości). W czasie, gdy przebywamy na Ziemi, na nasze ciało działa siła grawitacji. Kości stale są odbudowywane i regenerowane przez komórki zwane osteoblastami, natomiast mięśnie utrzymują wyprostowaną postawę ciała. W trakcie, kiedy się przemieszczamy i wykonujemy czynności ruchowe, pokonujemy siłę grawitacji.
Mikrograwitacja czyli „kosmiczny” problem
Panująca w kosmosie mikrograwitacja – czyli znikome przyspieszenie grawitacyjne, ma ogromny wpływ na ludzkie ciało (przykład opisany tutaj). W wyniku braku oddziaływań grawitacji w kosmosie, zarówno na pracę układu kostnego, jak i mięśniowego, może dochodzić do osłabienia kości i zaniku mięśni. Podobne zjawisko, negatywnego wpływu na aparat ruchowy jest zauważalne, kiedy pacjent jest długo unieruchomiony, w wyniku przewlekłych chorób, przeciągającej się utraty przytomności czy też długotrwałego noszenia opatrunków gipsowych.
Jak kosmonauci radzą sobie ze stanem nieważkości?
Aby przeciwdziałać tym niekorzystnym zjawiskom, astronauci ćwiczą na orbicie, korzystając ze sprzętów, działających niezależnie od grawitacji. Codziennie na aktywność fizyczną poświęcają około dwie godziny, jednak i tak nie udaje im się wyeliminować wszystkich problemów, związanych z brakiem ciążenia [11].
Kosmiczny rekordzista
Jednym z największych rekordzistów w historii podboju kosmosu, był lekarz i naukowiec – Walerij Polakow. Jego powrót ze stacji orbitalnej Mir, przekładany był wiele razy (jednym z powodów był brak pieniędzy)[1,2]. Efektem był nieoczekiwany rekord nieprzerwanego przebywania w kosmosie przez ponad 14 miesięcy (437 dni i 18 godzin) [3]. [mks_pullquote align=”left” width=”300″ size=”18″ bg_color=”#000000″ txt_color=”#ffffff”]
Czy wiesz, że…
W ciągu miesiąca w stanie mikrograwitacji masa kości zmniejsza się o 1-2 proc.
[/mks_pullquote]Chociaż codziennie na ćwiczenia siłowe przeznaczał od dwóch do trzech godzin, po powrocie na Ziemię przeszedł zaledwie kilka kroków, po których wyczerpany opadł na krzesło. Obecnie testowany jest wpływ długotrwałego przebywania w kosmosie w warunkach nieważkości, na organizm człowieka, pod kątem ewentualnego lotu w dalszej przyszłości na Marsa [10]. Zgodnie z obecną wizją NASA, misja na czerwoną planetę mogłaby trwać nawet 1100 dni, ważne jest więc, by sprawdzić, jak człowiek reaguje na długotrwałą niską grawitację, promieniowanie kosmiczne, ciasne pomieszczenia i wiele innych czynników, towarzyszących takiej wyprawie [11].
Starcie dwóch mocarstw
Zimnowojenny konflikt pomiędzy USA i ZSRR w ubiegłym stuleciu, dotyczył także podbojów kosmicznych. Wyścig kosmiczny stał się jednym z ważniejszych aspektów współzawodnictwa. Czynnikiem, który mógł przechylić szalę zwycięstwa był czas spędzony przez jednego człowieka w przestrzeni kosmicznej. Amerykańscy naukowcy nie mogli odgadnąć, dlaczego kosmonauci rosyjscy mogą przebywać w stanie nieważkości ponad 400 dni, natomiast amerykańscy – maksymalnie 120. Pomimo zaawansowanych technologicznie urządzeń siłowych na statkach kosmicznych, kosmonauci amerykańscy szybko tracili gęstość kości i siłę mięśniową.
Trening wibracyjny – początki
Dopiero po latach okazało się, że tą pilnie strzeżoną tajemnicą Związku Radzieckiego, była wibracja. W latach 70. rosyjscy inżynierowie stworzyli pierwsze urządzenie do treningu wibracyjnego, wykorzystywane do ograniczenia atrofii mięśniowej i hamujące zmniejszenie gęstości tkanki kostnej[12]. Po rozpadzie Związku Radzieckiego, pilnie strzeżona tajemnica wyszła na jaw i zaowocowała tym, że idea treningu wibracyjnego rozprzestrzeniła się w Europie, USA i Japonii.
Wibracja w badaniach nad osteoporozą
Czy problem kosmonautów nie przypomina nam problemu chorych z osteoporozą? Oni również cierpią na ubytek masy kości, tym samym szukają sposobu na leczenie postępujących procesów degradacji kości. Do niedawna, najwięcej badań dotyczących wpływu wibracji na gęstość kości, wykonywały laboratoria NASA. Jednak na chwilę obecną, w związku z możliwością niefarmakologicznego i skutecznego leczenia osteoporozy, wiele ośrodków badawczych i uczelni wyższych również bada wibrację.
[mks_pullquote align=”left” width=”300″ size=”18″ bg_color=”#000000″ txt_color=”#ffffff”]
Czy wiesz, że…
„Po powrocie z sześciomiesięcznego lotu kosmicznego potrzeba dwóch, trzech lat, by kościec się odbudował” – twierdzi dr Victor Schneider z laboratorium badań medycznych przy głównej siedzibie NASA.
[/mks_pullquote]
Przykładem jest doniesienie naukowe profesora R. Clintona ze State University of New York pod tytułem “Zapobieganie utraty masy kostnej po menopauzie za pomocą bodźców mechanicznych o małej wielkości i wysokiej częstotliwości; badanie kliniczne zgodności, skuteczności i bezpieczeństwa”. Badanie obejmowało 70 kobiet, które poddawane były terapii wibracyjnej na poziomie 30 Hz, w 30 minutowych sesjach przez 3, 6, i 12 miesięcy [3]. Wyniki badania były bardzo optymistyczne , okazało się, że terapia wibracyjna to nieinwazyjna, skuteczna metoda zapobiegania i leczenia osteoporozy u kobiet w okresie około-menopauzalnym – czyli w czasie zwiększonej możliwości zapadnięcia na tę przebiegłą chorobę.
Do podobnych wniosków w 2008 r. doszła prof. dr Xiangyang Ruan z Uniwersytetu Medycznego w Pekinie. Grupę badawczą podzielono na dwie grupy: kontrolną i testową. U pacjentów poddanych terapii wibracyjnej, stwierdzono wzrost mineralnej gęstości kości o 3,2 %. To bardzo dużo, zwłaszcza, że gęstość kości u osób nie poddanych terapii spadła o 1,7%. Oznacza to, że przez te pół roku mineralna gęstość kości u osób stosujących terapię była o 5 punktów procentowych lepsza niż u tych, u których terapii nie stosowano [4].
Alternatywa dla leków
Warto zaznaczyć, że na chwilę obecną najczęściej proponowaną terapią leczenia osteoporozy jest farmakoterapia i aktywność ruchowa. Osteoporoza występuje najczęściej u osób w podeszłym wieku, w którym wzmożony ruch często nie jest możliwy lub bywa znacznie utrudniony. Wibracja więc wydaje się być wtedy jedyną niefarmakologiczną formą leczenia.
Źródła:
[1] URL: https://pl.wikipedia.org/wiki/Walerij_Polakow [dostęp 5 luty 2018]
[2] URL: https://www.wprost.pl/tygodnik/11718/kosmiczne-wibracje.html [dostęp 5 luty 2018]
[3] Rubin C, Recker R, Cullen D, Ryaby J, McCabe J, McLeod K (2003): Prevention of Postmenopausal Bone Loss by a Low-Magnitude, HighFrequency Mechanical Stimuli: A Clinical Trial Assessing Compliance, Efficacy, and Safety. Journal of bone and mineral research 2004 Dec 22(3): 343-351.LINK
[4] Ruan XY, Jin FY, Liu YL, Peng ZL, Sun YG (2008) Effects of vibration therapy on bone mineral density in postmenopausal women with osteoporosis. Chin Med J (Engl). 2008 Jul 5;121(13):1155-8.LINK
[5] Sagan C (2016) Kosmos. Zysk i S-ka.
[6] Ziółkowski K (2017) Poza Ziemię… Wydawnictwo Naukowe PWN, W-wa.
[7]Ostrowska B (2009) Charakterystyka stabilności postawy ciała kobiet z osteopenią i osteoporozą. Wydawnictwo Akademii Wychowania Fizycznego, Wrocław.
[8]Leibold G. (2007) Osteoporoza: zapobieganie, leczenie, regeneracja. Agencja Wydawnicza Jerzy Mostowski, Janki.
[9] URL: https://www.astrovision.pl/index.php?post=4 [dostęp 26.02.2018]
[10]URL: http://www.pap.pl/aktualnosci/swiat/news,478654,scott-kelly-i-michail-kornijenko-powrocili-na-ziemie-po-340-dniach-na-iss.html [dostęp 26.02.2018]
[11] URL: https://www.nasa.gov/audience/foreducators/stem-on-station/ditl_exercising [dostęp 27.02.2018]
[12] Manimmanakorn, Nuttaset (2012): Health and Performance-Related Effects of Whole Body Vibration Training. Lincoln University.
