Hypergravitation - Hypergravity


Hyper wird als der Zustand definiert , in dem die Kraft der Schwerkraft , dass die auf der Oberfläche übersteigt Erde . Dies wird als größer als 1 g ausgedrückt  . Auf der Erde werden Hypergravitationsbedingungen geschaffen, um die menschliche Physiologie im Luftkampf und in der Raumfahrt zu erforschen sowie Materialien und Ausrüstung für Weltraummissionen zu testen. Die Herstellung von Titanaluminid-Turbinenschaufeln in 20  g wird von Forschern der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) über eine 8 Meter breite Large Diameter Centrifuge (LDC) untersucht .

Hypergravitation als Training

Forscher berechneten aus einem Gewichtsverlust-Experiment, dass die Verwendung von 2,3 kg (5 lb) Knöchelgewichten und 2,5 lb (1,1 kg) Handgelenksgewichten einen um 14% verbesserten NEAT Kalorienverbrauch bei der Erledigung der Hausarbeit hätte. Leichtathletik- und Basketball- (hauptsächlich plyometrische ) Messwerte verbesserten sich um 8–25%, hauptsächlich abhängig davon, ob die Probanden den ganzen Tag oder nur beim Training Gewichtswesten trugen , aber der Effekt verschwand nach einem Monat ohne Hypergravitationstraining.

Bakterien

NASA-Wissenschaftler, die Meteoriteneinschläge untersuchten, entdeckten, dass sich die meisten Bakterienstämme unter einem Druck von über 7.500 g vermehren konnten  .

Jüngste Forschungen an Extremophilen in Japan betrafen eine Vielzahl von Bakterien, darunter Escherichia coli und Paracoccus denitrificans , die extremen Schwerebedingungen ausgesetzt waren. Die Bakterien wurden unter Rotation in einer Ultrazentrifuge bei hohen Geschwindigkeiten entsprechend 403.627 g kultiviert  . Eine andere Studie, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, berichtet, dass einige Bakterien sogar in extremer "Hypergravitation" existieren können. Mit anderen Worten, sie können trotz der Gravitationskräfte, die 400.000 Mal größer sind als das, was hier auf der Erde zu spüren ist, immer noch leben und sich fortpflanzen. Paracoccus denitrificans war eines der Bakterien, die unter diesen Bedingungen der Hyperbeschleunigung, die normalerweise nur in kosmischen Umgebungen wie auf sehr massereichen Sternen oder in den Stoßwellen von Supernovae zu finden sind, nicht nur überleben, sondern auch ein robustes Zellwachstum zeigten . Die Analyse zeigte, dass die geringe Größe prokaryotischer Zellen für ein erfolgreiches Wachstum unter Hypergravitation unerlässlich ist. Die Forschung hat Auswirkungen auf die Existenz von Exobakterien und Panspermie . Ein Anliegen dieser Praxis ist das schnelle Spinnen. Wenn jemand seinen Kopf zu schnell bewegt, während er sich in einer sich schnell bewegenden Zentrifuge befindet, kann es sein, dass er sich unwohl fühlt, als würde er Hals über Kopf stürzen. Dies kann passieren, wenn Gleichgewichtsflüssigkeiten in den Bogengängen des Innenohrs "verwechselt" werden. Einige Experimente mit Zentrifugen beinhalten oft Vorrichtungen, die die Köpfe der Versuchspersonen fixieren, um diese Illusion zu verhindern. Mit fixiertem Kopf durch den Weltraum zu reisen, ist jedoch nicht praktikabel.

Auswirkungen auf die Materialsynthese

Durch Zentrifugen erzeugte Bedingungen mit hoher Schwerkraft werden in der chemischen Industrie, beim Gießen und in der Materialsynthese angewendet. Die Konvektion und der Stofftransport werden stark durch die Gravitationsbedingung beeinflusst. Forscher berichteten, dass die hohe Schwerkraft die Phasenzusammensetzung und Morphologie der Produkte effektiv beeinflussen kann.

Auswirkungen auf die Alterungsrate von Ratten

Seit Pearl die Theorie der Lebenserwartung des Alterns vorgeschlagen hat, haben zahlreiche Studien ihre Gültigkeit in Poikilothermen bewiesen. Bei Säugetieren fehlt jedoch noch ein zufriedenstellender experimenteller Nachweis, da eine von außen auferlegte Erhöhung des Grundumsatzes dieser Tiere (zB durch Kältelagerung) meist mit einer allgemeinen homöostatischen Störung und Stress einhergeht. Der vorliegenden Studie lag die Erkenntnis zugrunde, dass Ratten, die einer leicht erhöhten Schwerkraft ausgesetzt sind, sich mit wenig chronischem Stress, aber einem höheren Grundumsatz (erhöhte „Lebensrate“) anpassen können. Die Alterungsrate 17 Monate alter Ratten, die 8 Monate lang 3,14 g in einer Tierzentrifuge ausgesetzt  worden waren, war höher als die der Kontrollen, was durch offensichtlich erhöhte Lipofuscingehalte in Herz und Niere, verringerte Anzahl und vergrößerte Mitochondriengröße von Herzgewebe und minderwertige Leber-Mitochondrien-Atmung (reduzierte „Effizienz“: 20 % größeres ADP: 0-Verhältnis, P kleiner als 0,01; verringerte „Geschwindigkeit“: 8 % niedrigeres Atemkontrollverhältnis, P kleiner als 0,05). Die Nahrungsaufnahme im Steady-State pro Tag und kg Körpergewicht, die vermutlich proportional zur „Lebensrate“ oder dem spezifischen Grundumsatz ist, war nach einer anfänglichen 2-monatigen Anpassungsphase um etwa 18 % höher als bei den Kontrollen (P < 0,01). . Schließlich lebte die Hälfte der zentrifugierten Tiere zwar nur etwas kürzer als die Kontrolltiere (Durchschnitt ca. 343 vs. 364 Tage auf der Zentrifuge, Unterschied statistisch nicht signifikant), die verbleibende Hälfte (die längsten Überlebenden) lebte durchschnittlich 520 Tage auf der Zentrifuge (Bereich 483–572) im Vergleich zu einem Durchschnitt von 574 Tagen (Bereich 502–615) für Kontrollen, berechnet ab Beginn der Zentrifugation, oder 11% kürzer (P < 0,01). Daher zeigen diese Ergebnisse, dass ein moderater Anstieg des Grundstoffwechsels junger erwachsener Ratten, die an Hypergravitation angepasst sind, im Vergleich zu Kontrollen in normaler Schwere mit einer ungefähr ähnlichen Zunahme der Organalterung und einer Verringerung des Überlebens einhergeht, in Übereinstimmung mit Pearls Rate der lebenden Theorie des Alterns, die zuvor nur in Poikilothermen experimentell nachgewiesen wurde.

Auswirkungen auf das Verhalten erwachsener Ratten

Jungtiere von trächtigen Ratten, die während der Perinatalperiode Hypergravitation (1,8 g ) oder normaler Schwerkraft ausgesetzt waren,  wurden bewertet. Im Vergleich zu den Kontrollen hatte die Hypergravitationsgruppe kürzere Latenzen, bevor sie einen Labyrintharm in einem T-Labyrinth wählte, und weniger Erkundungsstöße in einem Lochbrett. Während dyadischer Begegnungen hatte die Hypergravitationsgruppe eine geringere Anzahl von Episoden der Selbstpflege und kürzere Latenzen, bevor sie unter die gegnerische Ratte kreuzte.

Verweise

Externe Links