How Lying In Bed For 60 Days Helps Astronauts
27:17 Share

在太空中，微重力会改变人体。体液从腿部转移到头部，我们的眼后部变平，肌肉力量下降，骨骼密度下降，甚至每次心跳的心脏泵血量也会下降。为了更多地了解微重力如何影响人体并开发帮助宇航员保持健康的新方法，科学家们正在要求数十名志愿者以特定角度向下倾斜头部卧床60天。这种研究方法会诱使人体做出与长期执行国际空间站任务时非常相似的反应。加入安德烈亚斯·约希（Andreas Joshi），一位同意参与这项卧床工作的志愿者，以及两位领导这项研究的美国宇航局科学家。他们正在研究不同的方法来对抗太空引起的肌肉损失，并通过（除其他事项外）教约希等志愿者用脚玩电子游戏来提高宇航员的平衡感。</context> <raw_text>0 您正在收听美国宇航局的《好奇宇宙》，这是一个充满精彩绝伦的冒险故事的节目，从地球一直延伸到宇宙。我是您的主持人雅各布·平特。您知道，每一次美国宇航局的太空任务背后，都有大量的地面工作要做。科学家和工程师们不断地测试和研究他们能想到的一切，以确保任务顺利进行。当这些任务有宇航员参与时，这意味着要确保人类的安全。

今天，我们有一个关于美国宇航局在地面上进行的一些工作的报道。为了帮助我们讲述这个故事，我们请来了迪娜·费恩-马林。你好，迪娜，欢迎来到《好奇宇宙》。你好，雅各布。我很高兴来到这里。来自美国宇航局的人类研究计划的问候，这是一个专注于研究人类如何在太空中生活和工作的团队。它位于休斯顿的约翰逊航天中心。今天，我想和你谈谈美国宇航局的科学家们是如何研究太空中的微重力环境如何影响人体的。

他们正在以一种非常令人惊讶的方式在地球上研究它。去年，大约有十几名志愿者同意暂停他们的正常生活，并以头部略微向下倾斜的姿势卧床60天。这项工作将在未来几年继续进行，还会有几组志愿者参与。

但是，当你仔细观察这些志愿者正在做的事情时，你会发现它非常奇特。他们以倾斜的姿势躺着，感觉他们的头几乎两个月都快要滑到床头板上了。而且他们不允许为了任何事情坐起来，即使是打喷嚏也不行。

所以，在头部向下倾斜6度的最初几个小时，感觉还可以忍受。但第一个晚上，背痛变得非常剧烈。所以我不得不大声呼吸来应对，就像想象一下一位自行车手在环法自行车赛中奋力攀登最高的山峰一样。一直都是这样。

所以疼痛主要是因为器官向头部移动，对上胸部造成突然的压力，而上胸部根本无法承受这种重量。第一个晚上因为这个原因非常艰难。第二天并没有好多少。这是安德烈亚斯·约希。他是美国宇航局所谓的模拟宇航员。2024年9月，他抵达德国科隆的一家大型医疗机构。它是德国航空航天中心（DLR）的一部分。

在那里，安德烈亚斯和另外10人以头部向下倾斜的姿势卧床60天，以模拟微重力太空飞行条件。这个过程正式被称为从地球引力的影响中卸载身体。

想想看：在地球上，我们适应了行走和奔跑。重力每天都将我们的重量拉向我们的脚。但在微重力下，会发生一些奇怪而不舒服的事情。像血液和水这样的体液会向上移动。你的器官甚至会稍微移动一下。以头部低于脚部的姿势卧床会诱使身体做出与宇航员在微重力环境下相同的反应，包括体液的转移。

研究人员可以从安德烈亚斯这样的参与者那里收集数据，以评估人体的不同维度在此类研究之前、期间和之后是如何运作的。第二天并没有好多少，但我们互相支持，互相交流技巧，互相鼓励。到了第三天，情况好转了。到了第五天，我会说这已经成为新的常态。姿势是最关键的因素。床边有一个摄像头，24/7地拍摄我们。

它确保我们不会下床，甚至不会弯曲膝盖或以可能影响实验的方式抬起膝盖。尽管每天进行飞行训练，宇航员通常在返回地球后平衡能力和行走能力都会发生改变。他们可能需要几天时间才能恢复陆地上的行走能力。研究人员认为，诸如飞行中的平衡训练和电刺激肌肉可能会帮助机组人员更快地恢复。

他们还想加快宇航员在月球或火星着陆后能够快速投入执行关键任务的速度。这就是为什么这项正在进行的卧床研究的一个重点是试验这种方法。这就是科学家们发挥作用的地方，比如哈佛大学的西沃德·鲁特科夫。我的名字是西沃德·鲁特科夫，我是一名神经肌肉神经学家。

西沃德是一位医生，他通常会诊治波士顿地区患有渐冻症和肌营养不良症的患者。但多年来，他也与美国宇航局合作过。有一天，他看到美国宇航局的一份征集书，专门征集可以作为卧床研究一部分的项目。他对此很感兴趣。所以我考虑了一下，并对一个项目有了想法。

如何更好地测量肌肉的退化，同时可能在太空中。第二，我一直对使用电刺激来改善或维持长期卧床期间肌肉健康潜力的可能性感到好奇。美国宇航局喜欢他的想法，从那以后，西沃德一直在进行卧床研究。但他仍然知道卧床研究有点奇怪。基本上，人们被要求躺在床上

从30天到90天不等。我们参与的研究持续60天。所以这很不舒服。你不仅要连续60天不停地这样做，而且你真的不能为了任何理由起床。你被迫躺着吃饭，躺着喝水，躺着在电脑上工作，甚至躺着去洗手间。

卧床研究有着悠久的历史。在20世纪40年代，四名医学生参加了第一次卧床研究。但他们不仅仅同意躺在床上。他们还在肚脐以下部位佩戴石膏绷带超过一个月。研究人员想了解固定不动如何影响健康。因为科学，对吧？从那时起，卧床研究帮助科学家们更多地了解了长期不活动的影响。

但在过去的几十年里，载人航天研究人员也转向了卧床研究。他们用它来探索微重力。当然，卧床环境并不能完全复制太空条件。但它是微重力的一个有用的替代品。

科学家们还在研究微重力对国际空间站宇航员的影响，但相对而言，只有很少的人能进入太空。在地面上进行这项研究更便宜，并且可以提供更大的测试人群。另一个好处是？通过地面研究，科学家可以缩小他们想在太空中尝试的内容范围。此外，他们还可以控制很多环境因素，包括温度、压力、饮食和睡眠。所以我第一次在电视上了解到这项任务，并且我

我立刻被他们非常严格的选拔过程所吸引。他们提到他们只会从超过7500名申请者中选取12名。哇。我意识到这意味着团队将非常多元化。

每个人都带来了独特的优势、热情和冒险的意愿。而且，真的，谁不想成为这样一个非凡团队的一员呢，对吧？我的专业背景是管理咨询和硅谷。在我的职业生涯中，我真的很荣幸能与一些表现最高的团队合作

不过，很大一部分动力，我想我在这里代表所有机组成员说，来自于想要为比我们自己更大的事情做出贡献。而这项任务真的感觉像是离成为宇航员最近的一次，对于那些没有航空航天背景的人来说。也存在个人层面。可以说，这有点像复仇的故事。所以，在整个学校期间，我是最年轻的，也经常是最弱的。而这项任务感觉像是对我证明自己已经变得更强大、更有韧性的绝佳机会。

所以你经历了这个精心设计的选拔过程。你能简要地告诉我一些关于这个过程的信息吗？是的，这个选拔过程始于4月，它包括多个步骤。它始于一项在线调查。进行了一次电话面试。

然后进行了面对面的医疗和体能测试，以及他们进行的彻底的背景调查。正如我提到的，它始于4月，我在8月1日接到电话，通知我被选中加入机组人员。

安德烈亚斯于2024年9月来到德国参加这项研究。以下是他对第一印象的描述。是的，这个设施叫做EnviHub。它代表环境和栖息地。它是德国航空航天中心科隆校区的一部分。

Envehab是一座巨大的、令人难以置信的建筑，它更像是一个活的有机体，而不是一个简单的物理结构。怎么会这样呢？它给人一种独特的未来感。它有一半在地下，给人一种宇宙飞船刚刚着陆的印象。多么贴切。在里面，航空航天医学研究所的研究人员进行着物理和心理实验。

他们研究太空环境对人类健康和人类表现的影响。

他们还会把所有志愿者一起推到一起，这样他们就可以一起闲逛、聊天和互相支持。他们甚至还举办了电影之夜。所以我们有一个起居室。它有一个矩形的布局，两侧各有六个私人房间，两端是实验室和公共休息室。我们每个房间都设有一个带窗户的光井。而这实际上是我们与外部世界唯一的联系。以及带光井的窗户。

在这种环境中，志愿者必须遵守关于他们日常生活的严格规定，以便科学家能够确保志愿者之间的一致性。

吃饭时，不允许留下任何面包屑。喝水也是一样。我们每天都有规定的饮水量。但这甚至延伸到淋浴和其他身体机能，这些都遵循严格的规程。应该如何操作，需要多长时间，以及谁将检查结果。

所以这项卧床研究的主要重点是肌肉损失和平衡。志愿者的日常生活也经常挤满了其他实验，研究从营养到认知功能的一切。我们总共进行了600多次实验，这些实验的范围从简短的5分钟抽血到较长的实验，例如由哈佛大学设计的1小时认知测试电池，或2小时的核磁共振扫描。

所以我们必须在一天中很早开始。我们从早上6:30开始，进行日常程序，包括测量体温、血压、体重。然后我们会直接开始这些实验，这些实验有时会持续到晚上7点。晚上10:30，灯光和互联网都会关闭。所以在这些日子里，几乎没有个人时间。

非常紧张。让我们更深入地探讨一下这些实验。蒂姆·麦考利是美国宇航局的一名专注于人类健康的科学家。他与哈佛大学的研究员西沃德一起领导这项卧床研究。他们卧床研究中的志愿者对实验做出了88天的承诺。蒂姆说，这一切都始于基线测试阶段。

有14天的初始基线测试。所以我们只是想看看他们的健康、体能和功能能力的基线水平。然后在这14天之后，他们开始卧床休息。从那时起，他们接下来的60天将一直保持头部向下倾斜的姿势。他们被随机分配到不同的对策组，我相信我们稍后会谈到这一点。

然后在这60天之后，你知道，他们会进行与基线测试相同的测试。所以我们再次测试他们的健康、体能和功能能力的变化，看看它在这60天里是如何变化的。我们希望对策能够成功地保护他们在这一时期的部分健康和体能。

这里的对策是指他们正在试验的不同类型的运动干预措施。他们试图预防或至少减少肌肉损失和平衡障碍。所有这一切都是为了最终帮助宇航员在国际空间站（ISS）的探险中以及最终在前往月球、火星及其他地方的深空任务中保持良好的身体机能。为此，科学家们正在尝试几种不同的方案。

所以我们在这项研究中测试了三种不同的对策。第一种是电刺激肌肉。它包括将电极放在你的肌肉上，并用电刺激它们收缩，有点像你在锻炼，只是设备在做所有的工作。所以有一组人每天进行30分钟的这种刺激。

我们正在测试的另一种对策是平衡训练对策。我们采取这种对策的原因是，宇航员们在国际空间站上有一个很棒的健身房，配备了阻力训练和有氧运动，但他们仍然会带着姿势和运动控制能力的下降返回地球，也就是基本上是平衡能力的下降。

所以我们的想法是，通过在飞行中增加平衡训练，它可以补充运动，并作用于腿部和脚部的感官系统，帮助他们在回到地球后使用这些能力。所以这种对策

是在水平位置进行的，受试者被固定在一个倾斜板上，他们用脚控制倾斜板，我们指导他们进行不同的动作，他们每周进行三次这样的平衡训练，每次大约30分钟。最后一组，他们也进行相同的平衡训练对策

但他们也在水平位置进行运动。所以我们有一些水平阻力训练设备和一个水平循环有氧运动计。这是一种特殊的健身自行车。所以他们可以进行有氧训练。我们的想法是测试运动加平衡训练的组合，以确定其效果。

与研究的其他部分不同，参与者在这些运动训练期间，头部向下倾斜，志愿者平躺。所以对于这些训练，他们的姿势实际上就像你我通常躺下一样。但他们在一个特殊的平台上，带有气流喷射器，可以让他们的身体稍微滑动，有点像气垫冰球桌。

他们用脚踩在一个带有传感器的圆形板上，当这个板移动时，它会控制他们上方屏幕上的光标。这基本上是一个将运动游戏化的电子游戏。

如果这有助于在卧床研究中保持肌肉力量，研究人员接下来想知道这种方法是否也能帮助宇航员。是的，受试者躺在气垫雪橇上。这意味着当我们打开空气时，他们会在水平面上滑行，就像气垫冰球一样。这提供了一些不稳定性，就像他们站立和保持平衡一样。

然后我们把他们固定住，让他们戴上安全带，然后把他们拉向脚部，放到倾斜板上。正如你提到的，他们用脚控制倾斜板的倾斜度。他们看着头顶上的显示器。

在显示器上，有一个光标，光标根据板的倾斜度移动。所以我们创造了一个，你可以称之为电子游戏，让他们通过倾斜板来移动光标以捕捉不同的目标。当然，我们可以放置目标的方式有很多种，我们可以让目标移动，并在其中添加不同的噪音。

所以现在这是一个有趣且具有挑战性的电子游戏，但你可以想象，如果这项卧床研究显示出训练的一些有效性，我们可以在未来将其游戏化得更多。我们可以将其游戏化成任何你喜欢的、任何你能想到的东西，用操纵杆，比如对接到国际空间站或创造一些迷宫跑酷游戏。所有这些都可以通过这种倾斜板模式实现。是的。

太酷了。所以现在它是一种漂浮的点，你用脚移动它，试图让它到达一个特定的目标，对吧？就像，你知道，有两条线交叉，你试图让那个点到达那个小目标点？没错。好的，酷。我的意思是，这听起来很有趣。由于他们处于水平位置，而且他们的身体不习惯这种姿势，这是否也是一种锻炼，他们会出汗或流汗，或者这对于他们来说并不困难？

是的。我的意思是，就挑战而言，这与你在地球上进行平衡训练干预非常相似。它的确是为了具有挑战性。我们有特定的参数，例如他们被拉下的重量、目标的距离、诸如此类的事情，他们脚在板上的位置，这些都可以使平衡训练更具挑战性，对吧？

所以我们特别要求教练操纵这些变量，以使其具有挑战性，但当然不能太令人沮丧。安德烈亚斯是这项研究中被要求用脚玩电子游戏的参与者之一。所以我问他，情况如何？我出汗了，但同时也很有趣。我们之间进行了一场竞争，因为它基本上会给我们一个分数，说明我们会将光标保持多长时间。

这就是电子游戏和运动。但还有电刺激部分，这是一种有时在地球上用于帮助运动损伤恢复的方法。

我问哈佛大学的医生西沃德，这对宇航员来说有多新颖。它已经被尝试过，但程度非常非常有限。当有人听到电刺激时，这可能会让人联想到各种各样的东西。你能告诉我们更多关于它是什么样子的信息吗？这对宇航员来说疼吗？我想说的是，我们在研究中使用的是一种商用设备

它是一个非常易于使用的设备，你基本上只需要将多个电极放置在不同的肌肉上。所以你可以想象，当他们躺在床上时，会有一个蜘蛛网状的电线连接到他们大约八块不同的肌肉上。然后我们打开四个不同的刺激器。每个刺激器可以刺激两块不同的肌肉。电极位于每块肌肉上的两个不同位置。每个电极大约是两平方厘米。

然后我们一次打开一个，你可以看着躺在那里的人，看着他们的肌肉在他们什么都不做的时候收缩和摆动。这是一件奇怪的事情，如果你像我们一样每天都对这些人这样做，我认为这是一种更奇怪的体验。明白了。所以微小的电流会通过，但不会疼。太有趣了。

如果它也能帮助宇航员保持肌肉质量，那将是巨大的，因为美国宇航局有宏伟的计划，比如最终前往火星。所以我们的想法是，假设我们正在前往火星，这需要六个月的时间，我们真的想确保当我们降落在火星上时，我们将能够走出我们的太空舱或宇宙飞船，第一次在红色星球上四处走动，而不仅仅是

着陆后不得不四肢爬行，因为我们太虚弱了，甚至无法在火星重力下站立。所以我们的目标是，我们可以在太空飞行期间监测肌肉健康。如果我们看到，比如说，萎缩程度超过了可接受的程度，

这可能意味着要进行更积极的运动。它可能是提高电刺激肌肉的强度。也许这意味着服用一些额外的药物或营养补充剂来帮助维持肌肉健康。如果我们发现过度肌肉损失，这些将有望成为我们可以实现的干预措施。

营养补充剂，指的是维生素补充剂，正在被研究以帮助治疗或预防太空中的各种疾病。它们甚至也是国际空间站上正在进行的研究的一部分。

与此同时，所有这些卧床研究都在德国进行。但蒂姆和西沃德都在美国，而且分别在不同的州。这就是它的运作方式。所以我们是这项研究的主要研究团队。我们得到了美国宇航局人类研究计划的资助。所以他们才是真正为在德国进行这项研究买单的人。

所以德国人正在听从我们这些主要研究人员的指示，了解我们需要做什么。我们开发了对策和实施对策的方案。所以我们有责任确保我们教会DLR如何使用这些对策以及我们希望如何对受试者实施这些对策。

然后我们还开发了许多在卧床休息前后进行的测试，这些测试用于确定对策的有效性。所以我们还需要对他们进行这些方案的培训。这项实验将在2028年前再包括三组12人。但是，对不起，美国听众，这项研究只对持有健康卡的欧洲人开放。他们还必须说德语。

安德烈亚斯完成参与并获得健康证明几个月后，我问他感觉如何，以及他对这段经历的总体看法。首先，在60天后起床我有点难过，因为它真的已经成为我的新常态了。

但在起床后的前两天，我们实际上不得不坐在轮椅上。我们的身体必须慢慢地再次适应重力，可以说是这样，因为这就是这六度角的作用。它们模拟微重力。这有点令人迷失方向。但我们慢慢地能够再次站立和行走，恢复平衡。

在那段时间里，我们还得到了一个令人难以置信的理疗师和私人教练团队的支持，他们实际上通常会指导顶级运动员，比如来自著名的科隆足球队或科隆冰球队。

安德烈亚斯在研究结束后实际上在InVihab待了14天，恢复健康，基本上重新学习如何在地球重力下站立和行走。但实际上比走路更难的是坐着。所以我的尾骨在最初的两个月里都很疼。这也是精神上的恢复，就像在这样一个受控和隔离的环境中，一切都是为你准备好的，之后重新适应正常的生活节奏。

是的，我可以想象，当你在那个环境中时，有很多人都需要在场，来处理从食物准备到把你从一个地方推到另一个地方的一切事情。对。总共有超过150名研究人员、医生、任务领导和支持人员来自DLR。在这段漫长的经历中，你有没有什么想说的是你对自己有所了解的？

这是一个很好的问题。我想我学会了重新与自己作为一个人联系起来。所以在过去的五年里，领导一家快速发展的初创公司在某种程度上，我会说，吞噬了我的个人身份，以至于我只把自己看作是安德烈亚斯，这位创始人，并且不断地通过业务的成功来衡量我的价值。在这个过程中，我有点忽略了其他一切。我之前的身份，塑造我的经历，基本上是我在这个科技世界之外的整个生活。

当然，回到我长大的国家，并与其他机组成员交流个人故事，这让我记起了我作为职业角色之外的人是谁。我开始从更大的角度看待我的旅程，不仅仅是从初创公司创始人的角度，而是我33年来所做和经历的一切。这令人难以置信地令人振奋。嘿，迪娜，我回来了。这是一个很棒的故事。

你知道，美国宇航局正在努力将人类送上火星，并通过阿尔忒弥斯计划将人类送回月球。西沃德指出，这样的研究让我们更多地了解了长时间在太空中生活的情况。

我们看到宇航员走向发射台或在国际空间站内漂浮的视频。而这个故事真正突显了，在每个宇航员背后，都有许多许多在地面上工作的人，他们希望他们能够成功。对吧？这非常鼓舞人心。幕后有如此多的令人难以置信的科学正在进行模拟任务。我个人非常期待看到这一切将通向何方。感谢你邀请我来谈论此事。

好的，这是迪娜·费恩-马林。你可以在nasa.gov/hrp上找到更多关于人体在太空中会发生什么以及美国宇航局如何努力改善宇航员的健康和表现的信息。这是美国宇航局的《好奇宇宙》。本集由迪娜·费恩-马林撰写，由我雅各布·平特制作。我们的执行制片人是凯蒂·科宁斯。好奇宇宙团队还包括克里斯蒂安·埃利奥特，当然还有帕蒂·博伊德。克里斯托弗·金设计了我们的节目艺术。

我们的主题曲是由系统之声的马特·鲁索和安德鲁·桑塔圭达创作的。我们的实习生是艾玛·布兰比拉。特别感谢美国宇航局空间技术任务理事会和人类研究计划的团队，以及威廉·弗拉托和迈克尔·史密斯在录制采访方面的帮助。

与往常一样，如果您喜欢本集美国宇航局的《好奇宇宙》，请告诉我们。给我们留下评论，与朋友分享节目。记住，您可以在您最喜欢的播客应用程序中关注美国宇航局的《好奇宇宙》，以便在我们发布新剧集时收到通知。这是美国宇航局的官方播客。