เครื่องจักรส่วนใหญ่ไม่ดีขึ้นเมื่อใช้งาน รถปิคอัพเก่าไม่ค่อยๆกลายเป็นเฟอร์ราริสเพียงแค่ขับรถเร็วและเครื่องคิดเลขกระเป๋าจะไม่เปลี่ยนเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์โดยการกระทืบตัวเลขจำนวนมาก
ร่างกายมนุษย์แตกต่างกัน ตามที่นักยกน้ำหนักรู้ว่ายิ่งผู้คนใช้กล้ามเนื้อมากเท่าไหร่พวกเขาก็ยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น และกล้ามเนื้อไม่ได้ใช้ไม่ได้เก็บรักษาไว้; การละเลยทำให้พวกเขาเสียไปหรือฝ่อ
เป็นการตอบสนองที่น่าทึ่งซึ่งนักวิทยาศาสตร์ไม่เข้าใจอย่างเต็มที่ อย่างใดเซลล์กล้ามเนื้อ "รู้สึก" วิธีการใช้งานแล้วสร้างใหม่ให้ปรับตัวให้เข้ากับงานได้ดีขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? และการออกกำลังกายที่กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงคืออะไรกันแน่?
นาซ่าจำเป็นต้องรู้คำตอบ นักบินอวกาศในการออกกำลังกายอวกาศอย่างดุเดือดเพื่อให้พอดี ถึงกระนั้นกล้ามเนื้อของพวกเขาก็มีแนวโน้มที่จะอ่อนตัวลง
โดยปกติแล้วกล้ามเนื้อของผู้คนทำงานเป็นจำนวนมากที่พวกเขาแทบจะไม่ทราบว่า-ยกร่างกายของพวกเขาและรักษาท่าทางต่อแรงโน้มถ่วง ในอวกาศงานกล้ามเนื้อคงที่จะถูกลบออก มีอันตรายจากการฝ่อ "Kenneth Baldwin ศาสตราจารย์ในภาควิชาสรีรวิทยาและชีวฟิสิกส์ที่ University of California, Irvine อธิบาย
ด้วยการสนับสนุนของนาซ่าบอลด์วินกำลังค้นคว้าการทำงานภายในของกล้ามเนื้อและประปาความลึกลับพื้นฐาน: ทำไมการออกกำลังกายจึงทำงานได้?
NASA มีความสนใจเป็นพิเศษในการออกกำลังกายแบบมีมิติที่มีมิติ-แบบฝึกหัดที่ไม่เคลื่อนไหวซึ่งนักบินอวกาศผลักดันอย่างหนักกับพื้นผิวที่คงที่ แบบฝึกหัดที่ไม่หยุดนิ่งช่วยให้อุปกรณ์น้ำหนักเบาง่าย ๆ ราคาไม่แพงในการเปิดตัวและมีแนวโน้มที่จะหยุดพักน้อยลงในระหว่างการปฏิบัติภารกิจ แต่มีประสิทธิภาพหรือไม่?
ในการค้นหากลุ่มบอลด์วินให้การออกกำลังกายของหนูในห้องปฏิบัติการโดยการเปิดใช้งานกล้ามเนื้อขาของหนูด้วยการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าที่ไม่เจ็บปวด พวกเขาทดสอบการออกกำลังกายสามประเภท: การหดตัวของกล้ามเนื้อ, กล้ามเนื้อยาวและมีมิติที่มีมิติซึ่งกล้ามเนื้อออกแรงบังคับในขณะที่ยังคงมีความยาวเท่ากัน (แค่คิดว่าจะทำ push-ups: การหดตัวของกล้ามเนื้อเกิดขึ้นในส่วน "UP" ของการกดขึ้นกล้ามเนื้อยาวขึ้นในช่วง "ลง" และมีมิติที่มีมิติ
หลังจากการประชุมนักวิทยาศาสตร์ทำการทดสอบเพื่อดูว่ากล้ามเนื้อของหนูตอบสนองอย่างไร "สิ่งที่เราพบ" บอลด์วินกล่าว "หลังจาก 12 ครั้งการออกกำลังกายทั้งสามประเภทมีแนวโน้มที่จะให้การเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อในปริมาณเท่ากัน" แม้แต่การออกกำลังกายแบบสามมิติที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหว
นี่ไม่มีอะไรใหม่ นักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ มาถึงข้อสรุปเดียวกันมาก่อน แต่กลุ่มของบอลด์วินได้ทำการวิเคราะห์อีกขั้นหนึ่ง:
นอกเหนือจากการวัดมวลกล้ามเนื้อโดยรวม-"บัฟ" เป็นหนูหรือไม่-พวกเขายังวัดปริมาณโปรตีนที่หดตัวภายในเซลล์กล้ามเนื้อ โปรตีนที่หดตัวเป็นสิ่งที่ทำให้กล้ามเนื้อหดตัว พวกเขาคือสิ่งที่ทำให้กล้ามเนื้อแข็งแรง
ด้วยความประหลาดใจของพวกเขาทีมบอลด์วินพบว่าในขณะที่การออกกำลังกายแบบสามมิติป้องกันไม่ให้กล้ามเนื้อขาเหี่ยวแห้งพวกเขาไม่ได้หยุดการลดลงของปริมาณโปรตีนที่หดตัวในกล้ามเนื้อเหล่านั้น กล้ามเนื้อนั้นลดลงจริงในระดับโมเลกุล
ไม่มีใครรู้ว่าทำไมถึงเป็นเช่นนั้น แต่สิ่งหนึ่งที่ดูเหมือนชัดเจน: การออกกำลังกายแบบมีมิติอย่างมีมิติอาจไม่ใช่วิธีที่ดีที่สุดในการรักษากล้ามเนื้อนักบินอวกาศ บอลด์วินวางแผนที่จะตรวจสอบเพิ่มเติมด้วยเงินทุนที่เพิ่งได้รับการต่ออายุจากนาซ่า
ความเป็นไปได้ที่ไม่เป็นทางการมากขึ้นคือนักบินอวกาศสามารถป้องกันกล้ามเนื้อลีบด้วยการทานยา ยาต่อต้านการต่อต้านการเก็งกำไรในตอนนี้บอลด์วินกล่าว แต่มีเหตุผลที่เชื่อได้ว่าพวกเขาอาจเป็นไปได้ นั่นเป็นเพราะเมื่อฝ่อเข้ามากล้ามเนื้อไม่เพียงแค่เหี่ยวแห้งอย่างอดทน - มันทำลายตัวเองลงอย่างแข็งขัน!
เครือข่ายที่ซับซ้อนของเอนไซม์ภายในเซลล์ของกล้ามเนื้อจะแยกโมเลกุลโปรตีนของกล้ามเนื้อโดยโมเลกุล “ เพื่อที่จะสับโปรตีนเหล่านั้นขึ้นคุณใช้พลังงานจำนวนมาก” บอลด์วินกล่าว หากนักวิทยาศาสตร์สามารถระบุเอนไซม์ "Lynchpin" ที่สำคัญในเครือข่ายนี้พวกเขาอาจสามารถออกแบบยาเพื่อปิดกั้นการกระทำของมันดังนั้นจึงชะลอการสลายกล้ามเนื้อ
การสลายตัวของกล้ามเนื้อโปรตีนนี้เกิดขึ้นตลอดเวลาในกล้ามเนื้อของทุกคนเช่นเดียวกับการประกอบโปรตีนใหม่อย่างต่อเนื่อง ไม่ว่ากล้ามเนื้อจะโตขึ้นหดตัวหรือมีขนาดเท่ากันขึ้นอยู่กับความสมดุลระหว่างอัตราการทำลายและการก่อสร้างเหล่านี้เช่นระดับน้ำในอ่างอาบน้ำที่ทั้งเติมและระบายในเวลาเดียวกัน
บอลด์วินกำลังดูกลไกที่อยู่เบื้องหลัง "การก่อสร้าง" ครึ่งหนึ่งของความสมดุลนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกลุ่มของเขามุ่งเน้นไปที่ฮอร์โมนที่เรียกว่าปัจจัยการเจริญเติบโตคล้ายอินซูลิน 1 (IGF-1) กล้ามเนื้อผลิต IGF-1 เพื่อตอบสนองต่อการออกกำลังกายที่มีพลังและฮอร์โมนนี้จะเปิดใช้งานเอนไซม์ในเซลล์กล้ามเนื้อซึ่งทำให้เซลล์เติบโต อันที่จริงบอลด์วินพบว่าระดับของ IGF-1 ในกล้ามเนื้อของหนูนั้นสูงขึ้นหลังจากออกกำลังกาย
“ บางคนคิดว่ามันเป็นความเครียดเชิงกลที่เปิดยีน (สำหรับ IGF-1) แต่เรายังไม่เข้าใจกระบวนการดังกล่าวสิ่งที่เรารู้คือ IGF-1 กระตุ้นการเติบโตของกล้ามเนื้อ” บอลด์วินอธิบาย
อาจใช้เสริมของ IGF-1 เพื่อให้แน่ใจว่าการสร้างโปรตีนกล้ามเนื้อจะก้าวไปข้างหน้าด้วยการทำลายโปรตีนในนักบินอวกาศหรือไม่? บอลด์วินกล่าวว่าพวกเขาให้ความบันเทิงกับความคิดและกำลังพูดถึงวิธีการที่อาจทำ
หากพวกเขาประสบความสำเร็จมันจะเป็นข่าวดีมากกว่าแค่นักบินอวกาศ ท้ายที่สุดเราทุกคนเป็นเจ้าของเครื่องจักรที่น่าทึ่งและปรับตัวเองที่เรียกว่าร่างกายมนุษย์
