Effekte von 120 Tagen Isolation auf körperliche Fitness, kardio-respiratorische Kinetiken und kognitive Leistungsfähigkeit: Erkenntnisse aus SIRIUS-19

Der Aufenthalt in Mikrogravitation beeinflusst kardiorespiratorische und kognitive Parameter mit Auswirkungen auf die körperliche Fitness, Sicherheit und allgemeine Leistungsfähigkeit. In terrestrischen Simulationen wird die Effizienz von Gegenmaßnahmen hinsichtlich Effizienz und Durchführbarkeit überprüft. Bislang wurden positive Effekte von sowohl kontinuierlichem (CON) als auch intervallbasiertem (INT) aeroben Training auf kardiorespiratorische und kognitive Parameter berichtet und ein positiver Zusammenhang zwischen körperlicher Aktivität und kognitiver Leistungsfähigkeit bestätigt. In einem 120 Tage langen simulierten Raumflug (Sirius-19) wurden die Auswirkungen von Isolation und beengten räumlichen Verhältnissen auf die kognitive und aerobe Leistungsfähigkeit untersucht. Welche Wechselwirkungen bestehen zwischen körperlicher Aktivität und kognitiver Leistungsfähigkeit während Isolation? Wie effizient sind CON und INT Trainings als Gegenmaßnahme zu degenerativen Effekten eines simulierten Raumflugs?Sechs Teilnehmer:innen (34 ± 6 Jahre, 3 Frauen) verbrachten 120 Tage in Isolation und absolvierten acht Wochen CON, gefolgt von 8 Wochen INT aeroben Laufbandtraining in einem Crossover-Design. Kardiorespiratorische Fitness und kognitive Leistungsfähigkeit wurden innerhalb eines Belastungstestprotokolls mit pseudorandomisierten Änderungen der Geschwindigkeit (PRBS) sowie Phasen mit konstanter Geschwindigkeit und einem Rampenprotokoll bis zur Ausbelastung untersucht. Die Tests wurden vor Beginn (PRE), fünfmal während und einmal nach der Isolation (POST) durchgeführt. Herzfrequenz (HR) wurde beat-to-beat und Sauerstoffaufnahme (V̇O2) breath-by-breath ermittelt. Kinetiken wurden mithilfe einer Zeitreihenanalyse des PRBS-Teils untersucht. Die Kapazitäten von V̇O2 und HR wurden aus den letzten 30 s der Ausbelastung bestimmt. Die kognitive Leistungsfähigkeit wurde als exekutive Funktion "Inhibition" anhand des Eriksen-Flanker-Tests innerhalb des Belastungsprotokolls in Ruhe (REST), bei konstanter Geschwindigkeit von 3 (LOW), 6 (MID) und 9 km h-1 (HIGH) sowie während der Erholung (REC) untersucht. Maximale Werte der Ausbelastung zeigten signifikante Effekte für den Faktor Zeit für HR (P=0,025), V̇O2 (P=0,012) und den respiratorischen Quotienten (RER) (P=0,001) mit niedrigeren Werten während der Isolation. Die HR- und V̇O2-Kinetiken zeigten einen signifikanten Zeiteffekt (beide < 0,05). Für CON und INT konnte eine Beschleunigung der HR-Kinetiken beobachtet werden, wobei die Effekte für INT geringfügig höher waren. Die Inhibitionsfähigkeit zeigte keine Veränderungen für REST, REC, oder während der konstanten Geschwindigkeiten.Schlussfolgerungen: Positive Effekte von INT und CON Training aus Laborstudien konnten für die HR-Kinetiken während der Isolationsstudie bestätigt werden, nicht aber für die V̇O2-Kinetiken. Ein möglicher Grund dafür könnte ein Mangel an allgemeiner körperlicher Aktivität während der Isolation sein. Die erwartete Abnahme der aeroben Leistungsfähigkeit während beengter räumlicher Verhältnisse mit wenig Möglichkeit für körperliche Aktivität konnte dementsprechend kompensiert werden. Bezüglich der kognitiven Leistungsfähigkeit konnte die Testdurchführung erfolgreich in das bestehende Testprotokoll implementiert werden. Es wurden jedoch nur deskriptiv leicht schnellere Reaktionszeiten von Pre zu Post beobachtet, was auf weniger externe Stimuli, eine Verschlechterung der Stimmung der Teilnehmer oder allgemeine Isolationseffekte zurückgeführt werden kann.