Стрибаючі миші продемонстрували, що слід робити астронавтам на Марсі та Місяці.

У найближчі роки люди повернуться на Місяць, а протягом десятка років спробують висадитися на Марс. Якщо з першим все зрозуміло і, судячи з досвіду 1960-х, цілком здійсненно, то з другим складніше. Ряд наукових робіт показали, що у астронавтів на МКС досить швидко деградує хрящ, що покриває частини кісток у колінах. У земних умовах тривале витончення таких хрящів закінчується остеоартритом і часто повною неможливістю самостійно пересуватися через гострий біль.

Звичайно, на МКС витончення хрящів відбувається при нульовій силі тяжіння, а на Марсі вона дорівнює 0,38 від земної. Тим не менш, побоювання залишаються. Що, якщо після тримісячного польоту до Червоної планети (саме таку траєкторію планує компанія SpaceX) астронавту буде важко пересуватися через зменшену товщину хрящової тканини в коліні?

Дослідники з Університету Джонса Хопкінса (США) провели дев'ятитижневий експеримент над лабораторними мишами, щоб запобігти таким ситуаціям. Результати роботи вони описали у журналі npj Microgravity.

Вчені розподілили мишей на три групи: одній обмежили можливість пересуватися — підвісили задню частину тіла так, щоб тварина не могла спиратися задніми лапами на підлогу. Іншу помістили в спеціальний апарат (на фото), де миші повинні були здійснювати стрибки з дуже плавно зростаючою складністю. Третя група була контрольна.

Щоб мотивувати гризунів, дослідники привчили їх стрибати на мигання зеленого світлодіода. Для цього після його мигання на підлогу в «стрибковому апараті» подавали струм — спочатку слабкий, потім до 175 вольт. Тварини практично відразу зрозуміли, що потрібно стрибати вгору (на платформу з іншим підлогою, куди не подається струм) після сигналу світлодіода і ще до подачі струму.

Дев'ять тижнів експерименту еквівалентні приблизно п'яти рокам життя у людей. До кінця цього часу у підвішеної групи товщина суглобових хрящів у ногах зменшилася на 14% відносно контрольної групи. У групи стрибунів — навпаки, зросла на 26%.

Крім того, хоча це не було метою експерименту, стрибаюча група серйозно зміцнила свої кістки: великий берцова кістка показала насиченість мінералами на 15% вище, ніж у контрольної групи. Губчаста кісткова тканина на кінцях кісток лап стала суттєво товще і міцніше, ніж у контрольної групи. Саме вона амортизує ударну навантаження під час стрибків і бігу.

Звертає на себе увагу дуже малий тренувальний обсяг у цій роботі. Миші стрибали спочатку 10 разів за тренування (на 15 сантиметрів), причому лише тричі на тиждень. До кінця експерименту — по 15 разів (на 20 сантиметрів), але все ще лише тричі на тиждень. У людини в космосі (і не тільки) на тренування зазвичай йде набагато більше часу. Скажімо, космонавти на МКС проводять на тренажері не менше двох годин на день, інакше у них швидко знижується м'язова і кісткова маса. Тоді по поверненні на Землю вони будуть, як космонавти місії «Союз-9», які після 18 днів польоту в тісному кораблі (де немає місця для тренажерів) не змогли самостійно дійти до автобуса.

З свого експерименту вчені зробили висновок, що потрібно адаптувати стрибкові тренування для астронавтів. Причому починати таку програму варто за місяці до космічних польотів. Слід створити і компактний стрибковий апарат для космосу, щоб люди тренувалися в польоті. Не виключено, що такий апарат знизить загальний час, що потрібен астронавтам для тренування сьогодні. Це буде особливо цінно на Місяці і Марсі, де час людей буде вкрай щільно зайнято. Схожі тренування, хоча і в зміненому форматі, можуть бути корисні і для хворих остеоартритом (на початковій фазі) на Землі, вважають автори нового дослідження.