神舟12号の宇宙飛行士たちは凱旋帰国した。 3か月間の宇宙環境は人体にどのような影響を与えるのでしょうか？

9月17日午後、神舟12号の宇宙飛行士3人は無事に地上に帰還した。宇宙での3か月の生活は宇宙飛行士の体にどのような影響を与えるのでしょうか？その後回復するまでにどれくらい時間がかかりますか？詳しい説明を見てみましょう。

記者：李鵬、写真・文編集者：陳勇傑

ニューメディア編集者/Fang Yongzhen

専門家へのインタビュー

岳茂星（人民解放軍第306病院外科部長、特別医療センター所長、有人宇宙緊急救助専門家グループリーダー）

焦 衛新（北京大学地球宇宙科学学院教授）

シャオ・ロン（中国地質大学（武漢）惑星科学研究所教授）

9月17日13時34分、宇宙飛行士の聶海生、劉伯明、唐紅波を乗せた神舟12号有人宇宙船が酒泉衛星発射センターの東風着陸場に無事着陸した。 3人の宇宙飛行士は無事に船室から脱出し、健康状態も良好です。宇宙ステーション段階での最初の有人飛行ミッションは完全に成功しました。東風着陸地点で有人宇宙船の捜索・回収ミッションが実施されるのは今回が初めて。

神舟12号ミッションでは、3人の宇宙飛行士が初めて中国の宇宙ステーションに入り、宇宙ステーション施設内で90日間作業と生活を行い、中国の宇宙飛行士が単一のミッションで宇宙に滞在した期間の記録を更新した。 3か月間の宇宙環境は宇宙飛行士の体にどのような影響を与えるのでしょうか？

▲9月17日13時34分、神舟12号有人宇宙船の帰還カプセルが無事着陸した。宇宙飛行士の聶海生（中央）、劉博明（右）、唐紅波（左）はカプセルから無事に脱出し、健康状態は良好である（写真提供/新華社通信）

体内の血液や体液の分布は明らかな変化を起こします。私たちの体内の血液や体液の分布は、地球上の重力環境に適応しています。宇宙の無重力環境では、血液や体液が変化します。中国人民解放軍306病院外科部長、特殊医学センター所長、有人宇宙緊急救助専門家チームのリーダーを務める岳茂星氏は記者団のインタビューで、人体の血液や体液の分布は宇宙環境によって異なり、重力の影響に応じて分布すると述べた。宇宙飛行士がロケットに乗り込むとすぐに、体内の血液や体液の調整が始まります。

北京大学地球宇宙科学学院の焦維新教授は、ロケットが点火して打ち上がる瞬間、宇宙飛行士はエレベーターに乗って下に引っ張られるような異常な重量感を経験するだろうとし、この感覚はロケットが打ち上げられるとさらに強くなるだろうと語った。この過程で、体の血液と体液は下肢に移動します。宇宙船とロケットが分離された後、宇宙飛行士は過重状態から無重力状態への過程を体験することになります。無重力状態を体験すると、重力は完全に消え、体中の血液がすべて頭に集まります。このとき、人体は地上での乗り物酔いや船酔いのような強い不快感を感じることになります。

岳茂星氏は、宇宙飛行士が宇宙に行くと、血液が体全体に再分配されると説明した。宇宙船が宇宙空間に到達した後、無重力状態になると、人の血液は脳と上半身に流れ込み、血液の粘度も変化し、顔面が腫れ、さらには頭部が腫れることもあります。

9月1日の「新学期最初の授業」で、聶海生、劉博明、唐紅波の3人が全国の小中学生に理科の授業を行ったとき、多くの人が3人の宇宙飛行士の顔が少し腫れていることに気づいた。岳茂星さんは、これも頭の鬱血に対する反応だと言いました。しかし、3人の宇宙飛行士の状態から判断すると、彼らの身体はまだ正常な状態です。実際、頭部に血液が溜まりすぎると、宇宙飛行士の嗅覚や味覚に変化が生じたり、頭痛や血圧異常などを引き起こすこともあります。しかし、事前に対策を講じていれば、事態は特に深刻にはなりません。

▲9月3日、星空を眺め天宮を語るイベント「香港で時代の精神が輝く」が北京と香港で開催された。 3人の宇宙飛行士は、香港の科学技術従事者、教師、大学生、高校生約300人とユニークなオンライン交流を行った（写真提供：Visual China）

中国中央ラジオテレビの生放送中、多くの視聴者は、3人の宇宙飛行士が宇宙から地上に帰還した後、運び出されるまで数十分間宇宙船の客室で休息していたことに気づいた。彼らの顔は以前よりも少し青ざめていたが、宇宙船の中で座ったままメディアのインタビューに応じた。岳茂星氏は、このような作戦は宇宙飛行士の安全を最大限に高めるために行われたと説明した。宇宙飛行士が地上に戻ると、頭部が虚血状態になり、下肢が腫れてしまうからです。身体の生理機能が徐々に地上での生活に適応できるよう、調整と回復の時間が必要です。

骨の損失は大きな課題です。無重力環境では、下肢、骨盤、脊椎など、人体の荷重を支える骨にかかる圧力が軽減されます。同時に、筋肉の動きが減少し、骨への刺激が弱まり、骨に蓄えられたカルシウムが骨基質から分離してしまいます。臨床症状としては骨量の減少と骨密度の低下があり、宇宙飛行士の骨粗しょう症などの症状につながります。これがいわゆる宇宙での骨量減少です。

岳茂星氏は、宇宙飛行士が宇宙ステーションに3か月滞在するのと、ほんの数日間滞在するのとでは大きな違いがあると述べた。宇宙飛行士が長期間宇宙に滞在する場合、骨のカルシウムの急速な減少は彼らが直面しなければならない大きな課題です。

国際宇宙ステーションに6か月間滞在した宇宙飛行士は帰還後に骨密度の低下が見られ、脊椎骨密度は平均して1か月あたり0.9%、股関節骨密度は1か月あたり1.4%～1.5%、踵骨骨密度は1か月あたり0.4%減少しました。

▲宇宙環境が宇宙飛行士の身体に与える影響（写真：張林）

宇宙飛行士が宇宙で1か月生活した場合に失われる骨量の量は、地球上で骨粗しょう症を患う高齢女性が1年間に失われる骨量と同等であるという証拠は数多くあります。このタイプの骨粗しょう症は、一度発症すると、地上の重力環境に戻っても回復が困難です。したがって、宇宙での骨カルシウムの減少は、長期宇宙飛行の最大のリスク要因として挙げられます。

岳茂星氏は、宇宙飛行士は宇宙では何も荷物を運んでいないため、骨のカルシウム減少は避けられず、重症の場合は骨粗しょう症につながる可能性もあると述べた。しかし、食事、医療、運動などの面での保護と介入により、状況は大幅に改善されました。宇宙ステーションの宇宙飛行士は、毎日の作業の遂行に加えて、地上の医師の指導の下でさまざまな身体運動も行わなければならないことに、多くの人が気づいています。岳茂星氏は、運動の重要な目的は骨のカルシウムの急速な損失を防ぐことだと述べた。

岳茂星氏は記者団に対し、わが国の宇宙飛行士の健康管理は比較的包括的であると語った。過去に宇宙飛行士が帰還した後の検査では、骨のカルシウムの減少は特に深刻ではなく、今のところ特に深刻なことは起こっていないことが分かっています。

宇宙飛行士の身体を完全に保護するために、地球に帰還した後、一定期間内に非常に厳しい検査と療養を受け、地球環境に完全に適応して通常の生活を送るためにさまざまな機能回復訓練を受けなければなりません。回復期間中は、骨のカルシウム損失による影響を防ぐことも必要です。例えば、激しい運動や体重をかけることは禁止されています。

しかし、岳茂星氏は、それほど深刻ではない骨カルシウム減少の問題は、食事療法、運動、および中医学と西洋医学のいくつかの治療によって大幅に緩和できるとも述べた。

2019年、中国宇宙飛行士研究訓練センターと北京大学分子医学研究所の研究チームが宇宙での骨量減少に関する研究論文を発表しました。この研究により、骨芽細胞におけるカルシウム信号の変化と骨形成の間に明確な関係が確立され、骨形成を制御するための新たな作用メカニズムが明らかになりました。この研究は、宇宙での骨量減少と骨粗しょう症の治療に関する新たなアイデアを提供します。また、今後の研究結果により、宇宙ステーション滞在中の中国宇宙飛行士の身体的健康がさらに保護されることを期待しています。

宇宙環境では筋萎縮が起こります。長年の観察と研究により、宇宙飛行士は宇宙で長い時間を過ごすと筋萎縮を起こすことが明らかになっています。この症状は主に、無重力や習慣的な筋力の不足などの要因によって引き起こされます。主な症状は、筋肉量の減少、筋繊維の薄化、脚囲の減少、筋肉（特に伸筋）の収縮力の低下です。萎縮の程度は、一般的に上肢よりも下肢の方が大きく、また非抗重力筋よりも抗重力筋の方が大きい。宇宙滞在期間が長くなればなるほど、筋萎縮は深刻になります。

▲ 筋萎縮の症状を軽減するため、欧州宇宙機関の宇宙飛行士ルカ・パルミターノが国際宇宙ステーションのトレッドミルで運動している（写真提供：NASAウェブサイト）

マサチューセッツ工科大学の研究チームは、宇宙ステーションでの作業前と作業後の宇宙飛行士17人の身体状態を比較した。研究チームは、平均半年など一定期間宇宙ステーションに滞在した宇宙飛行士全員に、背筋の萎縮が見られたことを発見した。

筋萎縮の結果、筋力、持久力、緊張、協調性が低下します。宇宙飛行士は重い荷物を背負って作業すると、全身の衰弱や筋肉痛を経験します。地面に戻った後、彼らは通常、脱力感、疲労感を感じ、立ち上がったり歩いたりするのが困難になり、筋肉痛に苦しみます。幸いなことに、この筋肉の萎縮プロセスは可逆的であり、地上で生活し運動を約 1 年間続けると正常に戻ります。

復帰後は視力が若干低下します。ロシア科学アカデミー生物医学問題研究所の科学チーム長で眼科医でもあるオルガ・マニコ氏は、長期宇宙飛行（3か月以上）の場合、宇宙飛行士の30％が眼底変化を経験すると述べた。眼底変化は宇宙神経眼筋症候群の一種で、視神経浮腫、網膜構造変化、眼球形状変化、遠視などの視覚変化が含まれる。最も一般的な航空宇宙神経眼症候群は視神経浮腫であり、軽度から重度までの範囲があります。

海外の研究によると、宇宙に長期間滞在した宇宙飛行士は、地球に帰還した後に視力障害や頭蓋内圧亢進症候群を患う可能性があるという。 MRI検査の結果、地球に帰還した宇宙飛行士の眼球は平らになり、視神経が腫れていたことが判明した。これは微小重力環境による脳脊髄液の蓄積の結果でした。

医学的観察により、宇宙から帰還したばかりの宇宙飛行士のほとんどが軽度の視力低下を経験することが判明しているが、科学者たちはまだ正確な原因をわかっていない。いくつかの研究では、宇宙飛行士の視力低下はビタミンB13や葉酸の欠乏によって引き起こされる可能性があることもわかっています。さらに、放射線環境は宇宙飛行士が白内障を発症するリスクも高めますが、まだ明確で信頼できる結論は出ていません。

国際宇宙ステーションで作業する宇宙飛行士は、宇宙ステーションで作業しているときに脳の覚醒度が低下し、思考速度が遅くなると感じていると報告しています。その理由を解明するため、科学者らはマウスを低用量の高エネルギー荷電粒子にさらし、6週間後にマウスに一連の学習・記憶テストを実施しました。結果は、帯電粒子にさらされたマウスはパフォーマンスが低下し、精神障害を発症する可能性が高くなることを示した。さらに、これらのマウスの脳内の樹状細胞の数は大幅に減少しました。科学者たちは、長期宇宙ミッションに携わる宇宙飛行士は宇宙線放射線の影響で脳の神経細胞の構造に変化を経験する可能性があると推測している。

前庭系は、頭部のバランス運動を司る内耳の装置群です。主に卵形嚢、球形嚢、3つの三半規管で構成されています。それは、人体が空間内で方向を定め、バランスをとるための特別なシステムでもあります。宇宙飛行士が宇宙に入ると、人体のこの中核部分も乱れてしまいます。宇宙飛行士が地球に帰還すると、ふらふらと歩いたり、物を置き忘れたり、倒したりすることが多々あります。これは主に、前庭系の働きが地球の重力と地平線に関係しているためです。宇宙では、地球の重力と地平線は人体に対して機能を失い、前庭系は新たな外部条件に適応しなければなりません。地球に帰還後、再度調整が必要となります。この繰り返しの調整のプロセスにおいて、人体は誤った信号によって惑わされることがよくあります。そのため、回復にはより長い期間が必要となります。

心理的な問題が発生する可能性があります。宇宙に行くにしても帰還するにしても、宇宙飛行士は心理的に極度の困難に直面しなければなりません。宇宙ステーションでは人体の正常な体内時計が乱れ、長期間の異なる生活は心理面にも何らかの変化をもたらすでしょう。宇宙飛行士は地上に帰還した後、深刻な精神的問題を抱えることになるのでしょうか？

岳茂星氏は記者団に対し、宇宙飛行士が宇宙に入る過程や、宇宙での仕事や生活の経験の一部は、確かに人々の心理に大きな衝撃を与えるだろうと語った。深刻な心理的問題を回避するために、宇宙飛行士の選抜は、海外からであれ国内からであれ、極めて厳格な心理テスト段階を経なければならないことが理解されています。心理テストに失敗した者は排除されます。これにより、宇宙飛行士の深刻な心理的問題の発生を回避し、軽減することもできます。

NASAは、宇宙飛行士のミッションが1か月以上続く場合、遠隔機器を通じて地上の心理学者と定期的に通信する必要があると規定している。宇宙飛行士が妨害行為を試みた場合、他の隊員は手足をロープで縛ったり、強制的に鎮静剤を注射したりするなど、暴力を使ってその宇宙飛行士を制圧することができる。

▲中国宇宙飛行士研究訓練センターの心理カウンセラーが宇宙飛行士の劉洋を指導している（写真提供：Visual China）

さらに、宇宙飛行士の心理的問題に効果的に対処するため、宇宙ステーションには鎮静剤、抗うつ剤、抗不安剤、その他の精神疾患治療薬も装備されています。対応計画では、感情をコントロールできなくなった宇宙飛行士には鎮静剤を注射できることが規定されている。抵抗がある場合は、患者に強制的に注射することができます。まだ誰もこれらの薬を使用していないが、一部の専門家は、宇宙飛行士が特別な任務を遂行する際には向精神薬を手元に置いておく必要があると考えている。過去には宇宙飛行士が宇宙ステーションで深刻な精神的問題を抱えた事例があったからだ。安全のため、中国の宇宙飛行士は現在、宇宙に行く際に鎮静剤、抗うつ剤、抗不安薬などの薬を携行している。

また、施設を通じて環境を整えることも効果的な方法です。たとえば、宇宙飛行士は、キャビンの照明環境、睡眠モード、作業モード、運動モードなどを調整できます。アプリを通じて、個人のニーズに応じて、キャビンのさまざまな照明を調整することで、宇宙飛行士の気分を調整し、単調な環境に長時間いることで生じる不快感を回避することができます。

しかし、中国地質大学（武漢）惑星科学研究所のシャオ・ロン教授は、宇宙飛行士の心理的問題は人によって異なると述べた。彼が知ったことによると、外国人宇宙飛行士が経験する心理的問題は、外の世界で噂されているほど深刻ではない。宇宙飛行にはさまざまな恐怖や危険が伴うことは間違いありません。そのため、宇宙飛行に臨む人は十分な準備をする必要があります。岳茂星氏は、十分な支援のおかげで、わが国の宇宙飛行士たちは地球帰還後に深刻な精神的問題に悩まされることはなかったと述べた。

宇宙飛行士の心理に注目することは常に最先端のテーマであり、将来、中国の宇宙飛行士が月や火星に着陸するためのより適切な保証を提供できるように、継続的な注目、探求、フォローアップ研究が必要です。

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宇宙医学が一般の人々に役立つようになる

「我が国は、航空宇宙医学の民間への転換と、ALSなどの医療問題の解決において、いくつかの画期的な進歩を遂げてきました。」岳茂星氏は記者団に対し、ALSの重要な症状は筋萎縮であり、宇宙でも筋萎縮が起こる可能性があると語った。いくつかの科学的な予防法と治療法により、宇宙飛行士の深刻な状況のいくつかを回避できるようになり、この対処戦略はALSの治療にも大きなインスピレーションをもたらしました。

岳茂星は中国医学と西洋医学を組み合わせる方法を研究し、運動ニューロンの損傷を治療する新しい治療法を発明しました。彼は「体内の酵素代謝を回復させ、損傷した神経細胞の修復を促進する」という新しい治療法を患者の治療に用いた。患者のさまざまな症状、負傷の程度、基礎疾患などに応じて、彼はチームを率いて「解凍1号」から「解凍6号」、そして伝統的な漢方薬「紫微糊」と「紫微丸」を開発しました。

航空宇宙医学で用いられる方法は、中高年者の骨カルシウム減少の予防にも使用できます。統計によると、世界中で毎年890万件の骨折が発生しており、わが国には約9000万人の骨粗しょう症患者がいます。いくつかの介入措置を通じて、これらの患者にも良い知らせがもたらされました。

「宇宙医学は人々によって活用され、より大きな役割を果たさなければならない」と岳茂星氏は語った。

制作：サイエンス・セントラル・キッチン

制作：北京科学技術ニュース |サイエンスプラスクライアント

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