Con las recientes incursiones en los viajes espaciales de magnates de los negocios como Jeff Bezos y Richard Branson, visitar el límite del espacio nunca ha estado más al alcance de los viajes comerciales. Sin embargo, a estas alturas, los pasajeros experimentan ingravidez, o más en general, gravedad alterada, que puede afectar la fisiología normal del cuerpo.

En un estudio, Los investigadores de la Universidad de Texas A&M han utilizado un enfoque basado en la simulación para predecir con precisión los efectos de la gravedad alterada de forma individual. Su enfoque excluye la necesidad de probar simultáneamente cientos de parámetros para estimar el estado cardiovascular de un individuo; bastante, se centra en un puñado de factores importantes, aumentando la precisión y ahorrando tiempo.

"Comprender las respuestas fisiológicas humanas en entornos de gravedad alterada se vuelve absolutamente necesario si queremos avanzar hacia nuevas fronteras en los viajes espaciales, "dijo la Dra. Ana Díaz-Artiles, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial. "Pero no hay dos personas iguales, y necesitamos desarrollar herramientas para individualizar las predicciones fisiológicas de forma rápida y precisa. Nuestro estudio aborda esa brecha ".

Los investigadores han informado de los resultados de su estudio en El diario de fisiología aplicada .

Durante los millones de años de vida en nuestro planeta, la gravedad ha sido un influyente silencioso pero clave en los procesos fisiológicos de todos los seres vivos. Por lo tanto, en gravedad alterada, hay un costo consiguiente en su fisiología. Por ejemplo, Los estudios han demostrado que la ingravidez dificulta el riego de las plantas, causando anegamiento y previniendo el crecimiento. Inhumanos, La microgravedad también puede tener efectos adversos. Por ejemplo, la gravedad alterada hace que los fluidos corporales se desplacen hacia la cabeza, disminución del volumen de sangre circulante y atrofia cardíaca, entre otras complicaciones.

Investigaciones detalladas del comportamiento cardiovascular en microgravedad se han basado en experimentos en tierra con sujetos humanos sujetándolos a artilugios que imitan la experiencia de la gravedad alterada. Sin embargo, este enfoque requiere mucho tiempo y, por lo general, requiere una gran cantidad de sujetos. Los investigadores dijeron que un enfoque alternativo es utilizar simulaciones por computadora del sistema cardiovascular para predecir los efectos fisiológicos de los entornos de gravedad alterada.

Sin embargo, estas simulaciones también tienen su talón de Aquiles, requiriendo cientos de parámetros para su predicción que van desde la elasticidad de las arterias, venas y cámaras del corazón a las diversas resistencias al flujo sanguíneo en diferentes partes del cuerpo. También, existe una gran variación en estos parámetros entre diferentes individuos, lo que dificulta individualizar el modelo informático para predecir respuestas específicas para cada persona.

Para superar estos obstáculos, Richard Whittle, estudiante de doctorado en el laboratorio de Díaz-Artiles, realizó una técnica matemática llamada análisis de sensibilidad para seleccionar los parámetros a los que el modelo computacional respondía mejor. Entonces, con el análisis de sensibilidad sistemático y completo, los investigadores encontraron qué parámetros eran más críticos para predecir las respuestas cardiovasculares a corto plazo a varios niveles de gravedad alterada.

Su análisis reveló que los parámetros relacionados con la presión de las venas grandes y el corazón derecho que bombea sangre a los pulmones eran los más dominantes. lo cual fue una sorpresa ya que el corazón izquierdo es el que realmente bombea sangre a la aorta y al resto del cuerpo y, por lo tanto, Originalmente se esperaba que tuviera una mayor influencia en los resultados del modelo.

"Resulta que el corazón izquierdo está sobrediseñado, es bastante bueno para operar en una amplia gama de esfuerzos físicos y se adapta bien a una mayor demanda de sangre oxigenada si es necesario, ", dijo Whittle." Mientras que el corazón derecho es un cuello de botella sistémico, por lo que cualquier tipo de debilidad en ese cuello de botella puede propagarse a través del sistema ".

Los investigadores notaron que el análisis no sugiere que los otros parámetros no sean importantes, pero una estimación precisa de los parámetros importantes es fundamental para proporcionar predicciones precisas de las respuestas individuales. Además, Los investigadores encontraron que el subconjunto de parámetros con mayor influencia en los resultados del modelo sigue siendo similar en diferentes niveles de gravedad.

"Hemos dado el siguiente paso en la personalización de la predicción de las respuestas cardiovasculares en diferentes entornos de gravedad alterada, ", dijo Díaz-Artiles." Aunque nuestro estudio se ha centrado en investigar la adaptación a corto plazo del sistema cardiovascular a entornos de gravedad alterada, planeamos ampliar nuestro análisis para incluir cambios a largo plazo que ocurren en condiciones de gravedad alterada de forma individual ".