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Circadian Rhythm - Zirkadiane Rhythmik der Körperkerntemperatur des Menschen in Schwerelosigkeit

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  • Luca Parmitano trägt auf der Stirn einen Thermosensor, der seine Körperkerntemperatur aufzeichnet

    Astronaut Luca Parmitano trägt einen Thermosensor

    Forscher interessieren sich für den Biorhythmus der Astronauten. Die Körperkerntemperatur ist ein guter Indikator, wenn sich dieser circadiane Rhythmus verschiebt – die innere Uhr anders tickt. Der italienische Astronaut Luca Parmitano trägt auf der Stirn einen nicht-invasiven Thermosensor, der seine Körperkerntemperatur aufzeichnet. Alexander Gerst wird diese Forschung nun fortsetzen.

  • Ändert sich die innere Uhr des Menschen in Schwerelosigkeit?

    Ändert sich die innere Uhr des Menschen in Schwerelosigkeit?

    Die Funktionen unseres Körpers folgen auf der Erde einem bestimmten Rhythmus. Ändert sich diese circadiane Rhythmik - die innere Uhr des Menschen - in Schwerlosigkeit? Astronauten auf der ISS sollen das herausfinden.

  • Alexander Gerst trainiert das Circadian Rhythm%2dExperiment

    Alexander Gerst trainiert das Circadian Rhythm-Experiment

    Der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst trainiert am Europäischen Astronauten Zentrum EAC in Köln das Circadian Rhythm-Experiment.

Hintergrund und wissenschaftliche Ziele:

Beim Menschen kommt es in Schwerelosigkeit zu verschiedenen Anpassungsreaktionen - zum Beispiel im Herz-Kreislauf-System, im Stoffwechsel und im Wärmehaushalt. Vor allem die Temperaturregulation ist derzeit ein Feld der intensiven Forschung: Wie unter anderem das gerade abgeschlossene ISS-Experiment Thermo derselben Arbeitsgruppe zeigen konnte, ist die Thermoregulation in Schwerelosigkeit nachhaltig beeinflusst.

Zudem sind die Mechanismen der kardiovaskulären Anpassung bei thermischem Stress, insbesondere bei körperlichem Training und bei Außenbordeinsätzen noch nicht ausreichend erforscht. Unklar ist auch, ob die Rhythmik der Körperkerntemperatur - die als wichtiger Zeitgeber für verschiedene Systeme des Organismus wie zum Beispiel den Schlaf fungiert - bei Langzeitaufenthalten im Weltraum verändert ist. Veränderungen der circadianen Rhythmik - der inneren Uhr des Menschen - haben aber einen negativen Einfluss auf die Schlafqualität, die Aufmerksamkeit und die mentale Arbeitsleistung. Bis auf einige Ergebnisse aus den lange zurückliegenden Skylab-Missionen der NASA sind entsprechende circadiane Temperaturverläufe bislang noch nicht beschrieben worden. Wie tickt die innere Uhr der Astronauten in Schwerelosigkeit? Wie verändern sich die Temperaturverläufe unter den besonderen Bedingungen des Weltalls? Verschieben sich die Temperaturminima und -maxima auf andere Tageszeiten? Das Experiment Circadian Rhythm soll Antworten auf diese Fragen finden, indem die Temperaturverläufe kontinuierlich aufgezeichnet werden.

Experimentbeschreibung:

Die circadiane Rhythmik der Körperkerntemperatur soll an zwölf Astronauten im Langzeitexperiment vor, während und nach ihrem ISS-Aufenthalt erfasst werden. Hierbei kommt wiederum der für das ISS-Experiment Thermolab neu entwickelte nicht-invasive Thermosensor zum Einsatz. Die gewonnenen Temperaturdaten werden dann mit den Melatonin-Daten - eines der am besten untersuchten Hormone zur Steuerung der menschlichen Rhythmik - in Verbindung gesetzt.

Status:

Das Experiment Circadian Rhythm hat im Sommer 2012 mit ersten Messungen begonnen. Sein Abschluss wird für 2015/2016 erwartet.

Ergebnisse:

Für das ISS-Experiment liegen noch keine Ergebnisse vor. Der erfolgreiche Einsatz des Thermosensors beim ISS-Experiment Thermo sowie im Rahmen der Isolationsstudie Mars500 ebenfalls zur circadianen Rhythmik in Isolation lässt aber aufschlussreiche Resultate erwarten.

Perspektiven für Forschung und Anwendung:

Der für das ISS-Experiment Thermolab in Zusammenarbeit mit Dräger Medical (Lübeck) neu entwickelte nicht-invasive Thermosensor zur Messung der Körperkerntemperatur hat bereits vielfältige Anwendung gefunden. So wurde er erfolgreich bei Herz-Transplantationen am Berliner Herzzentrum eingesetzt, da eine kontinuierliche Erfassung der Körperkerntemperatur bei Operationen nicht nur während sondern auch nach einem Eingriff wichtig ist, weil die Narkose die Temperaturregulation beeinträchtigt. Für die Feuerwehr, THW und Sondereinsatzkräfte wird derzeit an einem Einbau des Sensors in die Schutzhelme beziehungsweise Atemschutzmasken gearbeitet. Die Anwendung des Doppelsensors zur Erfassung der Körperkerntemperatur im Neugeborenen-Inkubator ist in Vorbereitung. Diesem großen Anwendungspotenzial Rechnung tragend wird die Firma Dräger den neuen Sensor in naher Zukunft in den Markt einführen.

Start: 7. Mai 2009 / Progress 33P (Start von Thermolab)
ISS-Zeitraum seit Juli 2012
Unterbringung Destiny-Modul
Experimentator Prof. Dr. Hans-Christian Gunga
Einrichtung Charité Berlin
Bereich Humanphysiologie
Partner ESA, NASA
Deutsche Industrie Doppelsensor: Drägerwerk AG & Co.KG aA, Lübeck; Thermolab: Koralewski Industrie-Elektronik oHG, Hambühren; Kayser-Threde GmbH (München)

 

Zuletzt geändert am:
03.07.2014 12:07:40 Uhr