Edellisessä artikkelissa esiteltiin lyhyesti mikrogravitaation ja avaruusmatkailun asettamia fysiologisia haasteita ihmiskeholle. Etenkin avaruusmatkan jälkeistä paluuta maahan, ja maan painovoiman alaisuuteen, vaativat huolellista valmistautumista, jotta astronautit uudelleensopeutuvat turvallisesti sekä nopeasti normaaleihin olosuhteisiin. Artikkelin tarkoituksena on esitellä, suurpiirteisessä fysiologisten järjestelmien järjestyksessä, fyysisen harjoittelun tavoitteita ja sisältöjä avaruusmatkailua ennen. Eri avaruusjärjestöillä on pieniä eroavaisuuksia harjoitusmenetelmissä ja lopulta harjoittelu suunnitellaan yksilöllisesti jokaiselle avaruusmatkailijalle tarpeiden ja rajoituksien mukaan. Harjoitteluun liittyviä ravintovaatimuksia ei käsitellä tämän artikkelin yhteydessä.
Kuten aikaisemmassa artikkelissa mainittiin, on veren ja
veren plasmavolyymin merkittävä putoaminen ensimmäisten päivien aikana
mikrogravitaatiossa yksi merkittävimmistä haasteista maan painvoimaan
uudelleensopeutumisen kannalta [9]. Tästä johtuen tulee veren volyymin olla jo
ennen matkaa optimaalisella (lue: perusurheilijan) tasolla. Punasolujen ja
hemoglobiinin runsas määrä verenkierrossa osaltaan mahdollistaa tehokkaan
happimolekyylien (02) siirron aivoihin sekä lihaksistoon. Aikaisemmat
tutkimukset [4] ovat osoittaneet lisääntyneellä kestävyysliikunnalla olevan
suora vaikutus lisääntyneeseen antidiureettisen hormonin, vasopressiinin, tuotantoon
kehossa, jonka kautta veren volyymi lisääntyy ensimmäisten 1-2 harjoitusviikon
aikana merkittävästi. Luonnollisesti vähentyneellä liikunnalla on taas
päinvastainen vaikutus, jota tulisi välttää etenkin astronauttien viimeisellä
valmistautumisjaksolla ennen avaruusmatkaa.
Harjoitussuositukset
(sydän- ja verenkiertoelimistö):
Astronauttikandidaatit,
joille ei ole osoitettua lentoa, keskittyvät harjoittelussaan enemmän yleisen
aerobisen kestävyyden ylläpitoon ja tasaisesti 5-6 harjoituspäivän
saavuttamiseen viikkotasolla. Merkittävä osa harjoittelusta on joko
pitkäkestoista (>45 min/kerta) kestävyysharjoittelua noin 65-80%
maksimisykkeestä [3]. Useasti
harjoittelua pyritään pitämään mielenkiintoisena pallopelien kautta (esim.
jalkapallo tai koripallo). Viimeisen puolen vuoden aikana ennen lentoa (n. 24
vko aikaisemmin) harjoittelun intensiteettiä ja määrää aletaan johdonmukaisesti
varioimaan esimerkiksi korkean intensiteetin intervalliharjoittelun (HIIT)
kautta. Tarkoituksena on altistaa keho jatkuvasti muuttuville ja vastukseltaan
kasvaville harjoitusärsykkeille, jolloin veren volyymia ja maksimaalista
hapenottokykyä (VO2max) saadaan nostettua lähempänä avaruusmatkaa. Osana
maksimaalisen hapenottokyvyn kehittymistä myös sydämen vasemman kammion
iskuvolyymi kasvaa HIIT-harjoittelun myötä urheilijan tasolle, joka on
ensiarvoisen tärkeää ennen siirtymistä mikrogravitaatioon.
Yli puoli vuotta (>180 vuorokautta) kestävien
avaruusmatkojen jälkiseurauksena astronautit ovat menettäneet merkittävästi
luumassaa ja –tiheyttä [11], joka altistaa matkailijoiden luuston kohonneelle
osteoporoosi- ja murtumariskille. Tämän johdosta luuston tiheyttä ja
mineraalikoostumusta tulee nostaa valmistautumisjaksolla ennaltaehkäisevänä
toimenpiteenä. Korkean vastuksen (esim.
kyykky vapailla painoilla) tai tärähdyksen (esim. hyppy ja alastulo) ovat
osoittaneet kehittävän etenkin alaraajojen ja lantionseudun luutiheyttä ja
–massaa [13]. Vielä kun luumassan häviäminen on merkittävintä lantion sekä
lonkka- ja sääriluissa avaruusmatkailun jälkeen, on aiheellista huomioida
näihin vaikuttavat harjoitusmuodot jo etukäteen, varmistaakseen astronauteille
parhaimman mahdollisuuden turvalliseen paluuseen sekä uudelleensopeutumiseen.
Harjoitussuositukset
(luusto):
Dynaamiset (liike)
harjoitteet ja luusolujen ”havaitsema” korkea mekaaninen rasitus vahvistavat
tehokkaasti em. luuston rakenteita [12].
Toisaalta liiallinen rasitus (isku) voi johtaa murtumaan, joten vastuksen tulee
nousta pienin askelin ja johdonmukaisesti astronautin harjoitustaustan
mukaisesti. Yksinkertaistettu portaittainen nosto alaraajoille asetettavan
mekaanisen rasituksen (pienestä suureen) suhteen tulisi suurpiirteittäin olla
seuraavanlainen: 1) kävely 2) pyöräily 3) juokseminen 4) korkean vastuksen
voimaharjoittelu (vapaat painot) ja 5) hyppiminen sekä spurtit.
Astronauttikandidaattien
kyky harjoitella juoksemalla on alusta alkaen on ensiarvoisen tärkeää
varmistaakseen luuston riittävän korkean aineenvaihdunnan. Kuten sydän- ja
verenkiertoelimistön kohdalla, mekaanisen rasituksen määrä tulee
systemaattisesti kasvattaa lähestyttäessä avaruusmatkaa, varmistaen progressiivisen
ossifikaation lantion ja alaraajojen luustossa.
HIIT-harjoittelu palvelee sopivasti myös tätä tarkoitusta, jonka lisäksi
viimeisen valmistautumisvaiheen aikana käytetään runsaasti takakyykkyä,
maastavetoa ja varpaille nousua. Seuraavaksi siirrytään plyometris-ballistiseen
harjoitteluun koostuen erilaisista raskaista hypyistä ilman ja lisäpainojen
kanssa. Hyppyharjoittelu vaatii lähtökohtaisesti korkeat alaraajojen
maksimivoimatasot (esim. 2x oma paino puolikyykyssä) astronauteilta turvallisen
suorittamisen kannalta.
Lihaksiston ja ääreishermoston kohdalla avaruusmatkailun
isoimmat haasteet keskittyvät keskivartalon ja alaraajojen toiminnallisuuteen
matkan jälkeen. Toimintojensa perusteella lihaksisto voidaan jakaa
mobilisoiviin ja stabiloiviin lihaksiin. Avaruusmatkailun jäljiltä stabiloivat
lihakset, esim. ryhtiä ja taloudellista seisoma-asentoa ylläpitävät,
lamaantuvat merkittävästi. Etenkin selkärankaa tukevan pitkittäisen multifidius lihaksen massa putoaa kahden
kuukauden painottomuuden aikana miltei 20% [1], mikä asettaa selkärangan
alttiiksi rasitusmurtumille maahan paluun yhteydessä ja jälkeen. Alaraajojen
stabiloivan lihasketjun, soleus-vastus
medialis-gluteus min./med., typpi I lihassoluhävikki (”hitaat lihassolut”)
heikentää seisoma-asennon lisäksi myös liiketehokkuutta ja –voimaa [10]. Tutkimuksissa
on havaittu suljetun kineettisen ketjun (wikipedia)
harjoitteiden toimivan tehokkaimmin em. stabiloivan lihasketjun
neuromuskulaariseen harjoittamiseen [6; 7].
Harjoitussuositukset
(neuromuskulaarinen järjestelmä):
Jokaisen
astronauttikandidaatin neuromuskulaarisen harjoittelun pääprinsiippinä on
toiminnallisuuden johdonmukainen kehittäminen – pyrkien maksimoimaan taloudellinen
liikkuminen ja ennaltaehkäisemään lihas- ja luustoperäisiä vammoja, ennen ja
jälkeen avaruusmatkan. Keskivartalon ja lantion syvien lihaksien (mm.
multifidius, transversus abdominis) isometrinen pitoharjoittelu ynnä
erilaisten, jatkuvaa motorista oppimista stimuloivien, suljetun kineettisen
ketjun harjoitteiden [5] soveltaminen
jatkuu läpi peruskoulutuskauden. Jatkuvasti muuttuvia ja vaihtuvia visuaalisia
ärsykkeitä soveltavat ketterys- ja tasapainoharjoitteet sekä nopeatempoiset
pallopelit lisäävät kortikospinaalisen radan (yhteydessä aivoihin) ja myös koko
keskushermoston toimintaa [8].
Alaraajojen
neuromuskulaarisen toiminnan tehostaminen korkeammilla vastuksilla ja
täsmällisillä harjoitteilla sekä lihasmassan kasvattaminen (hypertrofia) ovat
prioriteetteja avaruusmatkaan valmistavalla jaksolla. Tavoitteiden
saavuttamiseen soveltuvat erityisesti alaraajojen isoja lihaksia aktivoivat
harjoitteet (eng. Big 3): 1) takakyykkyyn, 2) maastavetoon ja 3) varpaille nousuun
tangon kanssa. Jatkuvasti kasvavan voimantuoton saavuttamiseksi on olemassa
monia harjoittelun ohjelmointimalleja, mutta klassinen malli [2] on erittäin toimiva tässä tapauksessa. ’Big
3’ –harjoitteiden (laajennettuna versiona) kanssa toteutetaan ensin ns.
hypertrofinen 6-12 viikon harjoitusjakso (3-6 sarjaa, 8-12 toistoa, 70-85% 1RM,
2 min palautusta sarjojen välissä). Tätä seuraa 4-8 viikon maksimivoimajakso
(4-8 sarjaa, 3-6 toistoa, 90-95% 1RM, 4-5 min palautusta sarjojen välissä)
samoilla harjoitteilla. Lopulta toiminnallisuuden harjoittelun kruunaa ns.
räjähtävän harjoittelun jakso, jossa käytetään runsaasti erilaisia
plyometris-ballistisia harjoitteita eli hyppyjä ja kevyitä painoja vastaan
räjähtäviä liikkeitä, samalla ylläpitäen saavutetut maksimivoimatasot
alaraajoissa.
Lukijalle on toivottavasti auennut tästä artikkelista
astronauttien fyysisen harjoittelun ennen avaruusmatkaa muistuttavan
erehdyttävän paljon huippu-urheilijoiden harjoittelua. Luonnollisesti eri
fysiologisia järjestelmiä aktivoivien harjoittelumenetelmien tulee olla
sopusoinnussa ja synkronoituna keskenään maksimaalisen hyödyn ja tehon
takaamiseksi. Punaisena lankana toimii kasvava harjoitusvastus ja intensiteetti
mitä lähemmäksi lähtölaskentaa tullaan. Muistutan vielä tämän artikkelin
edustavan merkittävissä määrin myös allekirjoittaneen näkemystä
avaruusmatkailua edeltävän harjoittelun tarpeista, eikä tämän johdosta edusta suoranaisesti
avaruusjärjestöjen sekä yksityisten yritysten ohjelmia kokonaisuudessaan.
Lähdeluettelo*
[1] Belavy et al. (2008) PMID: 18317179
[2] Bompa & Carrera (1975) Periodization training for
sports, 2nd Ed, Human Kinetics
[3] Clarkson et al. (1997) PMID: 10193742
[4] Convertino (2007) PMID: 17630597
[5] Distefano et al. (2013) PMID: 23364296
[6] Fujiwara et al. (2011) PMID: 21869635
[7] Irish et al. (2010) PMID: 20386128
[8] Jensen et al. (2005) PMID: 15890749
[9] Levine et al. (1997) PMID: 9244220
[10] Narici & de Boer (2010) PMID: 20617334
[11] Pavy-Le Traon et al. (2007) PMID: 17661073
[12] Turner & Robling (2005) PMID: 15793082
[13] Vainionpää et al. (2007) PMID: 17140871
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti