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Cardiorespiratory and Neuromuscular Demand of Daily Centrifugation: Results From the 60-Day AGBRESA Bed Rest Study

Kramer, A. und Venegas-Carro, M. und Mulder, E. und Lee, J.K. und Moreno-Villanueva, M. und Bürkle, A. und Gruber, M. (2020) Cardiorespiratory and Neuromuscular Demand of Daily Centrifugation: Results From the 60-Day AGBRESA Bed Rest Study. Frontiers in Physiology, 11, Seite 562377. Frontiers Media S.A. doi: 10.3389/fphys.2020.562377. ISSN 1664-042X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2020.562377/full

Kurzfassung

Purpose: Long stays in space require countermeasures for the degrading effects of weightlessness on the human body, and artificial gravity (AG) has been proposed as an integrated countermeasure. The aim of this study was to assess the cardiorespiratory and neuromuscular demand of AG elicited via daily centrifugation during 60 days of bed rest. Methods: Twenty four participants (33 ± 9 y, 175 ± 9 cm, 74 ± 10 kg, 8 female) were subjected to 60 days of strict six-degree head-down tilt (HDT) bed rest and were randomly allocated to one of three experimental groups: 30 min of daily centrifugation with an acceleration of 1 g at the center of mass and 2 g at the feet applied continuously (cAG) or intermittently in 6 epochs of 5 min each, separated by 3 min breaks (iAG), or non-centrifuged control (CTRL). Cardiorespiratory demand during centrifugation was assessed at the beginning (HDT3) and end (HDT60) of the bed rest phase via spirometry and heart rate monitoring, leg muscle activation was monitored via electromyography. Results: On average, analyses of variance revealed that heart rate during centrifugation increased by 40% (iAG) and 60% (cAG) compared to resting values (p < 0.001), while oxygen uptake did not change significantly (p = 0.96). There was a preference for calf over knee extensor muscle activation (active time soleus 57 ± 27%, gastrocnemius medialis 45 ± 27% and vastus lateralis 27 ± 27%, p < 0.001), with large inter-individual differences in leg muscle active time. AG could not prevent the increase in resting heart rate after bed rest. For most of the recorded parameters, there were little differences between cAG and iAG, with the increase in heart rate during centrifugation being a notable exception (greater increase for cAG, p = 0.01). Conclusion: Daily 30 min bouts of artificial gravity elicited by centrifugation put a substantial demand on the heart as a pump without increasing oxygen consumption. If centrifugation is to be used as a countermeasure for the deteriorating effects of microgravity on physical performance, we recommend combining it with strenuous exercise.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137102/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Cardiorespiratory and Neuromuscular Demand of Daily Centrifugation: Results From the 60-Day AGBRESA Bed Rest Study
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kramer, A.University of KonstanzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Venegas-Carro, M.Department of Sport Science, University of Konstanz, Konstanz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mulder, E.German Aerospace Center (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Space Physiology, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lee, J.K.German Aerospace Center, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moreno-Villanueva, M.Department of Biology, University of Konstanz, Konstanz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bürkle, A.Department of Biology, University of Konstanz, Konstanz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gruber, M.Universität KonstanzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2020
Erschienen in:Frontiers in Physiology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:11
DOI:10.3389/fphys.2020.562377
Seitenbereich:Seite 562377
Verlag:Frontiers Media S.A
Name der Reihe:Embryonic and Developmental Physiology
ISSN:1664-042X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:exercise, countermeasure, heart rate, oxygen consumption, artificial gravity
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Systemphysiologie (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Muskel- und Knochenstoffwechsel
Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Leitungsbereich ME
Hinterlegt von: Arndt, Carina
Hinterlegt am:05 Nov 2020 16:58
Letzte Änderung:05 Nov 2020 16:58

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