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Effect of novel short-arm human centrifugation-induced gravitational gradients upon cardiovascular responses, cerebral perfusion and g-tolerance

Laing, C. und Green, D.A. und Mulder, E. und Hinghofer-Szalkay, H. und Blaber, A.P. und Rittweger, J. und Goswami, N. (2020) Effect of novel short-arm human centrifugation-induced gravitational gradients upon cardiovascular responses, cerebral perfusion and g-tolerance. The Journal of Physiology, 598 (19), Seiten 4237-4249. Wiley. doi: 10.1113/JP273615. ISSN 0022-3751.

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Offizielle URL: https://physoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1113/JP273615

Kurzfassung

Artificial gravity (AG) through short-arm human centrifugation (SAHC) has been proposed as a holisticspaceflight countermeasure.Movement of the rotational axis position (RAP) from above the head towards the heart may reduce central hypovolaemia, aid cerebral perfusion, and thus promote g-tolerance. This study determined the effect of RAP upon cardiovascular responses, peripheral blood displacement (i.e. central hypovolaemia), cerebral perfusion and g-tolerance, and their inter-relationships. Twenty (10 male) healthy participants (26.2 ± 4.0 years) underwent nine (following a familiarization run) randomized 10 min passive SAHC runs with RAP set above the head (P1), at the apex of the head (P2), or at heart level (P3) with foot-level Gz at 1.0 g, 1.7 g and 2.4 g. Cerebral tissue saturation index (cTSI, cerebral perfusion surrogate), calf circumference (CC, central hypovolaemia), heart rate (HR) and digital heart-level mean arterial blood pressure (MAP) were continuously recorded, in addition to incidence of pre-syncopal symptoms (PSS). CC and HR increases were attenuated from P1 to P3 (CC: 5.46 ± 0.54 mm to 2.23±0.42 mm; HR: 50±4 bpm to 8±2 bpm, P < 0.05).In addition, cTSI decrements were also attenuated (cTSI: −2.85 ± 0.48% to −0.95 ± 0.34%, P < 0.05) and PSS incidence lower in P3 than P1 (P < 0.05). A positive linear relationship was observed between CC and HR with increasing +Gz, and a negative relationship between CC and cTSI, both independent of RAP. Our data suggest that movement of RAP towards the heart (reduced g-gradient), independent of foot-level Gz, leads to improved g-tolerance. Further investigations are required to assess the effect of differential baroreceptor feedback (i.e. aortic–carotid g-gradient).

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137103/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Effect of novel short-arm human centrifugation-induced gravitational gradients upon cardiovascular responses, cerebral perfusion and g-tolerance
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Laing, C.King’s College LondonNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Green, D.A.Centre of Human and Aerospace Physiological Sciences, King’s College London, London SE11UL, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mulder, E.german aerospace center (dlr), institute of aerospace medicine, biomedical science support center, cologne, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hinghofer-Szalkay, H.Gravitational Physiology and Medicine research unit, Institute of Physiology, Medical University of Graz, Graz, Austria.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Blaber, A.P.Department of Biomedical Physiology and Kinesiology, Simon Fraser University, Burnaby, BC, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rittweger, J.Joern.Rittweger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2223-8963NICHT SPEZIFIZIERT
Goswami, N.Gravitational Physiology and Medicine research unit, Institute of Physiology, Medical University of Graz, Graz, Austria.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2020
Erschienen in:The Journal of Physiology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:598
DOI:10.1113/JP273615
Seitenbereich:Seiten 4237-4249
Verlag:Wiley
ISSN:0022-3751
Status:veröffentlicht
Stichwörter:short-arm human centrifugation, cerebral perfusion, gravitational gradients, g-tolerance
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 17:05
Letzte Änderung:24 Okt 2023 13:53

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