Neumayer-Überwinterer erzählen

Gesundheitsforschung: Sechs Üwis im Dauertest

Die Überwinterer an der Neumayer-Station III forschen nicht nur zum Thema Klimawandel, sie sammeln auch Daten für medizinische Zwecke. Gemeinsam mit dem Zentrum für Weltraummedizin Berlin gehen sie der Frage nach, wie sich die Isolation auf den menschlichen Körper auswirkt. Dazu nehmen die Männer und Frauen in regelmäßigen Abständen ein umfangreiches Testprogramm in Kauf. Wie dieses aussieht, erzählt Dr. Christoph Möbius, Arzt und Leiter des 32. Überwintererteams.

Seit mehr als fünf Jahren besteht eine enge Kooperation zwischen dem AWI und dem ZWMB (Zentrum für Weltraummedizin Berlin). Das Ziel dieser Partnerschaft ist die feldphysiologische Untersuchung des Menschen unter extremen Umweltbedingungen wie Veränderungen im Tag-Nacht-Rhythmen, Isolation, beengt sein und Kälte. In diesem Jahr haben sich wieder einige von uns bereit erklärt, sich für die Forschungsexperimente des ZWMB´s zur Verfügung zu stellen. Wir, das sind Meike und Stefan von der Geophysik, Thomas, der Mann fürs Wetter, Jens, der Elektriker, Lars, der Funker und Christoph der Arzt.

Die Studie hat einen außergewöhnlichen Charakter, da sie nicht einer künstlichen Laborsituation entspricht, sondern eine Untersuchung unter realen Lebensbedingungen ermöglicht. Daher kommt diesem Vorhaben eine besondere Bedeutung für die Weltraummedizin zu, da dem untersuchten Lebensraum vielfältige Analogien zu einem Langzeitaufenthalt im Weltraum zugeschrieben werden können. Darüber hinaus konnte im Jahr 2011 eine weitere Kooperation mit dem südafrikanischen Umweltministerium und der südafrikanischen Antarktisstation SANAE IV (unsere nächsten Nachbarn hier in der Antarktis) geschlossen werden. Während der Überwinterung 2012/2013 werden erstmalig auch auf SANAE, analog zur Neumayer-Station III einige humanphysiologische Experimente durchgeführt. So wird erstmals auch ein Vergleich von Überwinterungs-Crews zweier Stationen möglich.

In der aktuellen Überwinterungskampagne unserer Station sind insgesamt sechs Experimente vorgesehen. Die Experimente wurden so ausgewählt, dass sie einerseits einen hohen Informationsgewinn bei möglichst geringem Aufwand ermöglichen und sich andererseits gegenseitig sinnvoll ergänzen. Dabei werden Veränderungen der hormonellen Regulation, der kognitiven Leistungsfähigkeit, des Energieumsatzes, verschiedener Schlafparameter, der zirkadianen Rhythmik und der Körperzusammensetzung erfasst.

Wir haben uns hier auf der Station einen kleinen Büroraum mit dem notwendigen Equipment eingerichtet. Eine Untersuchungsbatterie wird einmal pro Monat durchgeführt. Im folgendem sollen die einzelnen Experimente kurz vorgestellt werden, da sie einen kleinen Teil unseres Alltags hier auf der Station ausmachen und es jeden Monat doch einer gewissen Selbstdisziplin bedarf, um am Ball zu bleiben. Getreu dem Motto „Geteiltes Leid ist halbes Leid“ haben wir uns in Zweierteams zusammengetan.

Christoph Möbius, Arzt und Stationsleiter des 32. Überwintererteams (Foto: Alfred Wegener Institut)

Untersuchung der zirkadianen Rhythmik

Beim Menschen sind mehr als 100 Messgrößen von Organfunktionen bekannt, bei denen ausgeprägte tagesabhängige Schwankungen auftreten. Diese Schwankungen werden als zirkadiane Rhythmik bezeichnet und durch externe Einflüsse - wie beispielsweise durch den Einfluss von Licht (hell, dunkel) - synchronisiert. Die Rhythmizität ermöglicht dem menschlichen Organismus, sich frühzeitig auf regelmäßig wiederkehrende Tagesabläufe und Umweltveränderungen einzustellen. Verringern oder fehlen die äußeren Zeitgeber zur Synchronisierung, kann sich die zirkadiane Periodenlänge, die Ausprägung (Amplitude) der Rhythmik sowie dessen Phase verändern.

Eine Störung der Synchronisation kann zu Schlafstörungen, Müdigkeit, Stimmungsschwankungen, verringerter Aufmerksamkeit und Konzentrationsstörungen und damit zu einer verschlechterten körperlichen und kognitiven Leistungsfähigkeit führen. Um einen möglichen Einfluss der Überwinterung auf der Neumayer Station zu erfassen, wird monatlich die zirkadiane Rhythmik über einen Zeitraum von 36 Stunden erfasst. Zur Messung wird ein sogenannter Doppelsensor verwendet, welcher es ermöglicht, nichtinvasiv und kontinuierlich die Körperkerntemperatur zu erfassen.

 

 

Aktivität, Energieumsatz und Schlaf

Die Messung der Aktivität, des Energieumsatzes und des Schlafes erfolgt durch ein Gerät, welches ebenfalls am Oberarm für 36 Stunden getragen wird. Mit diese Messung soll untersucht werden, inwieweit sich Veränderungen in der Aktivität, im Energieumsatz und im Schlafverhalten bei Überwinterern in der Antarktis feststellen lassen und wie diese Veränderungen mit den anderen Untersuchungen in Verbindung zu setzen sind. Zur Erfassung des Energieumsatzes in Ruhe wird morgens eine 15-minütige Spirometrie (Analyse der Atemgase) in Ruhe durchgeführt. Diese spirometrische Bestimmung ermöglicht eine exakte Referenzmessung des Ruheumsatzes, mit welcher die Daten der Untersuchung der Aktivität, Energieumsatz und des Schlafes zum Ruheumsatz überprüft und besser interpretiert werden können.

Untersuchung der Aktivität, des Energieumsatzes und des Schlafes: Das kleine Messgerät wird am Oberarm über dem Musculus triceps brachii getragen. Björn hat das Gerät wegen der besseren Sichtbarkeit netterweise nach vorn gedreht.
Untersuchung der Aktivität, des Energieumsatzes und des Schlafes (Foto: Stefan Christmann)

Untersuchung der Körperzusammensetzung

Die Bestimmung der Körperzusammensetzung wird durch ein BIA-Gerät (BIA - Bioelektrische Impedanz Analyse) bestimmt. Diese umfasst das Anlegen von Elektroden am Hand- und Fußgelenk und dieanschließende Messung nach einer 10 minütigen Ruhephase. Die Messung selbst dauert dann nicht einmal eine Minute. Mit dieser Messung werden die Körperzusammensetzung und deren Veränderung im Verlauf ermittelt. Parameter wie Fettmasse, fettfreie Masse, Körperzellmasse und Hydratisierungsgrad werden hierbei bestimmt. Die Resultate sollen zusammen mit den anderen Messungen ein größeres Verständnis für die Veränderungen des Energieumsatzes, der Aktivität und die Veränderungen der Körperzusammensetzung, sowie deren Interdependenz geben.

Untersuchung der Körperzusammensetzung: Zehn Minuten lang darf sich Björn auch vor der BIA-Messung ausruhen.
Untersuchung der Körperzusammensetzung: Zehn Minuten lang darf sich Björn auch vor der BIA-Messung ausruhen. (Foto: Stefan Christmann)

Untersuchung der kognitiven Fähigkeiten

Die Untersuchung der kognitiven Fähigkeiten beinhaltet die Durchführung einer computerbasierten Testbatterie zur Erfassung der kognitiven Leistungsfähigkeit. Dazu zählen einfache Reaktionstests sowie Aufgaben, die eine höhere kognitive Kontrolle wie z.B. Planung, Problemlösefähigkeiten und die Unterdrückung automatisierter Reaktionen erfordern.

Um Übungseffekte weitgehend auszuschließen wurde dieser Test vor dem eigentlichen Beginn der Untersuchungen insgesamt viermal (1 x pro Woche) durchgeführt um so einen individuellen Baseline-Score zu ermitteln.

Mit Bravour schafft Björn auch den Test am Computer. Pepe, unser Koch hat ihm mal wieder ein Glas Honig versprochen.
Mit Bravour schafft Björn auch den Test am Computer. Pepe, unser Koch hat ihm mal wieder ein Glas Honig versprochen. (Foto: Stefan Christmann)

Untersuchung von Biomarkern im Blut

Eine Vielzahl von Hormonen und Proteinen (sogenannte Biomarker) sind an der Steuerung verschiedener Lebensvorgänge beteiligt. Diese Substanzen sind dabei Informationsträger, die in ihren Zielzellen eine Reaktion auslösen sollen. Bekannt sind zum Beispiel endokrin ausgeschüttete Hormone, welche transportiert im Blut, von ihrem Bildungsort zu ihrem Zielort gelangen. Die Regulation der Ausschüttung von Hormonen und Proteinen wird dabei meist über sogenannte negative Feedbackschleifen gewährleistet. Dabei wirken die ausgeschütteten Substanzen auf die Zellen ihres Bildungsortes oder auf die Zellen übergeordneter Zentren und bewirken eine Drosselung der Produktion und Freisetzung von Stoffen. So wird z.B. Björns „Bluthonigspiegel“ auf die Freisetzung des bluthonigsenkenden Hormons Insulin gesenkt.

In dieser Studie sollen verschiedene Biomarker im Blut im Verlauf der Überwinterung untersucht werden. Die Analyse der Blutseren findet im Zentrum für Weltraummedizin in Berlin statt. Die zu analysierenden Substanzen wurden so ausgewählt, dass sie die Bewertung und Interpretation der Daten aus den humanphysiologischen Experimenten zielführend flankieren.

Der nette Nebeneffekt durch die Teilnahme an den Untersuchungen ist, dass wir gratis ein kleines Biofeedback bekommen, welches über das Messen des Köpergewichtes hinausgeht. Dies kann motivierend sein für einen noch gesünderen Lebensstil hier in der Antarktis. Hoffentlich?!

In diesem Sinn, Ihr Christoph Möbius

Arzt und Stationsleiter des 32. Überwintererteams, Beitrag
erstmals veröffentlicht am 16.4. 2012

 

Anmerkung: Inhalte dieses Blog-Berichtes sind mit freundlicher Genehmigung des ZWMB in abgewandelter Form unserem Handout entnommen. Ganz besonders danken wir natürlich unserem 10. Üwi, der sich für die Fotos zur Verfügung gestellt hat.

Ganz tapfer hat Björn auch diese Station gemeistert.
Ganz tapfer hat Björn auch diese Station gemeistert. (Foto: Stefan Christmann)