Bekijk alle cursussen en congressen

Er zijn 3 aankomende evenementen
Als eerste erbij zijn?
Blijf op de hoogte via onze nieuwsbrief.

Wetenschapspraat

Stijn Thoolen is door de European Space Agency (ESA) geselecteerd om van november 2019 tot en met begin 2021 onderzoek te doen op Concordia, Antarctica. Af en toe krijgen we een update van Stijn over zijn bevindingen over dit kleine, geïsoleerde deel van de wereld. Vandaag een lang verhaal, het achtste stuk: waarin hij ons vertelt over het onderzoek dat hij aan het doen is!

Concordia, 28 juli 2020
Zonlicht: geen, maar de hemel krijgt weer kleur!
Gevoelstemperatuur: -83°C
Gemoedstoestand: soms wat moe, en soms, net als de hemel, kleurrijk

Als je mijn vorige blogs hebt gelezen zal je nu wel genoeg gehad hebben van al dat bijzondere-omgeving-en-samenwerken-gezever, en ik kan me voorstellen dat je zoiets denkt als: maar moest jij daar geen ruimtevaartonderzoek doen?

Goeie vraag, en ik realiseer me dat het tijd is voor iets veel interessanters: wetenschap!

Maar ik weet niet zeker of een ESA-blog wel zonder muziek kan, dus voordat we verder gaan is hier een lekker deuntje om je er doorheen te loodsen: Spirit In The Sky- Norman Greenbaum.

Deel 1: Hoogtegerelateerde problemen

Luca and Alberto zijn trotse hivernauten die de hemel boven ons helpen onderzoeken. Credits: ESA/IPEV/PNRA–S. Thoolen

Ik heb eerder al wel eens gezegd wat voor een wetenschaps-walhalla Concordia is. Van paleoklimatologie tot geofysica tot astronomie: wetenschap is de hele reden dat dit station bestaat. Maar terwijl het meeste ervan zich richt op de unieke omgeving waarin we leven, is ESA meer geïnteresseerd in hoe wij leven in deze unieke omgeving! Zowel Antarctica als de ruimte zijn terreinen die wij, mensen, pas sinds kort zijn gaan ontdekken, en de mismatch tussen onze oeroude lichamen en deze nieuwe extreme omgevingen stelt ons systeem voor de ultieme uitdaging. Hoe groot is ons aanpassingsvermogen? Waar ligt de grens van onze menselijke veerkracht? Wat zijn de risico’s voor onze fysieke en mentale gezondheid als we ons op dit soort vreemde plaatsen wagen, wat voor impact heeft dat op toekomstige ruimtereizen, en zijn er manieren om die risico’s tegen te gaan? Meer dan de omgeving zelf, vind ik vooral onze interactie ermee interessant.

Neem bijvoorbeeld de hoogte. Hier in Concordia leven we op een hoogte die equivalent is aan zo’n 3800 meter boven zeeniveau op de evenaar. De lucht bevat daardoor zo’n 40% minder zuurstof voor ons om in te ademen, en dat voel je wel wanneer je hier met het vliegtuig aankomt. Geen energie, buiten adem bij de geringste inspanning, meerdere keren per nacht snakkend naar adem wakker worden, hoofdpijn, duizeligheid, verminderde eetlust. Sommigen worden er echt ziek van, en in zeldzame gevallen moeten mensen zelfs teruggestuurd worden naar de kust vanwege een levensbedreigende toename van vocht in de longen of hersenen! Toch konden Messner en Habeler in 1978 de top van Mount Everest bereiken op een hoogte van 8848 meter zonder enige extra zuurstof. Hoe? Zij gaven hun lichaam de tijd om zich aan te passen.

Het duurt in Concordia meestal enkele dagen voordat je je beter voelt. Op het moment dat je lichaam een afname in de zuurstofdruk opmerkt, probeert het onmiddellijk te voorkomen dat je cellen beschadigd raken door meer lucht op te zuigen (ademen) en meer zuurstof door het lichaam te pompen (door de hartslag te verhogen), om vervolgens een wonderlijke cascade van fysiologische processen op te starten die er uiteindelijk voor zorgt dat er meer rode bloedcellen worden aangemaakt. De samenstelling van ons bloed kan daardoor binnen enkele weken drastisch veranderen, om ervoor te zorgen dat er naar iedere cel voldoende zuurstof geleverd wordt. Best wel gaaf, toch? En al kom ik na acht maanden nog steeds hyperventilerend de trap op en kunnen de nachten af en toe nog altijd vrij belabberd zijn, ik kan hierdoor tenminste wel naar prachtige plekken zoals Concordia!

Maar de aanpassing komt met een compromis: als de behoefte aan zuurstofdragend vermogen van het bloed te hoog is (op grotere hoogtes, waar minder zuurstof is) en te veel rode bloedcellen worden aangemaakt, kan het bloed zo dik worden dat het risico op bloedstolling, hoge bloeddruk in de longen, en zelfs hartfalen hoger wordt! Zulke gezondheidsproblemen komen voor bij sommige mensen die permanent op grote hoogte leven. Dus hoe gezond is het nou eigenlijk om je een jaar aan te passen in Concordia? Vanwege technische-, economische- en veiligheidsredenen kunnen vergelijkbare condities voorkomen als we op een andere planeet leven, en gezien de veranderingen in bloedvolumes die bovendien kunnen optreden in de ruimte als gevolg van gewichtloosheid, is het beantwoorden van die vraag belangrijk voor de gezondheid en veiligheid van astronauten tijdens langdurige ruimtemissies in de toekomst.

De studie ANTARCV (‘alterations in total red blood cell volume and plasma volume during a one-year confinement in Antarctica: effect of hypoxia’) wordt daarom dit jaar hier uitgevoerd, om dit te leren begrijpen. Elke maand komt de bemanning naar het ESA-lab om bloed te laten prikken, en door een stel kleine, benauwende slangen een kleine en veilige dosis koolstofmonoxide in te ademen. Zo kan ik onze bloedvolumes bepalen. Daarnaast analyseer ik hoe dik ons bloed is, bewaar ik bloedmonsters voor verdere analyse in Europa, en dragen we allemaal een horloge voor een week per maand om onze activiteit te meten. Op die manier weten we zeker dat de veranderingen in bloedvolumes niet alleen het gevolg zijn van lichamelijke activiteit. Je begrijpt met dit alles dus wel hoe blij de bemanning met me is…

ANTARCV op volle snelheid. Door koolstofmonoxide toe te dienen en de concentratietoename te bepalen in het bloed, kunnen we berekenen hoeveel rode bloedcellen er door het lichaam circuleren. Credits: ESA/IPEV/PNRA–S. Thoolen

Toch nemen we allemaal deel aan het onderzoek, en dat is geweldig! Onderzoek doen op mensen kan hier namelijk best een uitdaging zijn, niet alleen vanwege de taalbarrières, beperkte mogelijkheden voor dataoverdracht, of complexe transportlogistiek, maar met name omdat deelname aan deze experimenten volledig vrijwillig is. Niemand van ons werkt hier in eerste instantie om proefpersoon te zijn, en ik kan nou ook niet echt iemand dwingen… Om er dus voor te zorgen dat ik thuiskom met voldoende interessante data, kan ik er maar beter voor zorgen dat iedereen gelukkig is met wat we hier doen. Voor mij misschien een listige mix tussen werk en privéleven, maar allemaal voor de goede zaak van de wetenschap! Want wie wil er nou niet deel uitmaken van het ruimtevaartprogramma, toekomstige hivernauten en astronauten helpen, en bovendien bijdragen om de hedendaagse uitdagingen in de gezondheidszorg beter te leren begrijpen?

Van Boney M tot Bach: ik probeer het maar een beetje dragelijk te houden in de ESA-disco. Credits: ESA/IPEV/PNRA–S. Thoolen

Deel 2: Afweer en hygiëne

En dus blijven we het ESA-lab maar van data voorzien. Vragenlijsten over stress en over fysiek en mentaal welbevinden, vragenlijsten over voedingsgewoonten, poepmonsters, speekselmonsters, bloedmonsters, smaaktesten met ‘taste strips’, en reuktesten met ‘Sniffin’ Sticks’. Ik maak twee keer per dag foto’s van wat ik eet, en onze kok registreert het hele jaar ons menu. En, misschien het beste van allemaal, we nemen allemaal iedere dag een sachet met poeder, zonder ook maar te weten of het een probioticum bevat, of toch alleen maar poeder…

Special delivery! Je kunt aan deze ‘ik heb zojuist gepoept voor jou’-glimlach inderdaad zien hoe blij de bemanning met me is…Credits: ESA/IPEV/PNRA–S. Thoolen
‘Dit herinnert me aan de tandarts. En dit aan bloemenvelden toen ik jong was. En deze is overduidelijk chemische banaan!’ De ‘Sniffin’ Sticks’ zorgen voor levendige herinneringen, maar verandert ons reuk- en smaakvermogen in deze onderstimulerende omgeving? En hoe staat dat in verband met ons eetgedrag? Credits: ESA/IPEV/PNRA–S. Thoolen

Deze keer zijn de testen voor een andere studie: ICELAND (‘immune and microbiome changes in environments with limited antigen diversity’). ICELAND is niet zozeer gefocust op de hoogte, maar gebruikt in plaats daarvan de eentonige omgeving van Concordia, een andere stressor voor onze lichaam en geest, om veranderingen in immuungezondheid te onderzoeken. Heb je er wel eens aan gedacht dat, net als in Concordia of in de ruimte, een tekort aan nieuwe bacteriën en virussen je immuunsysteem zou kunnen verzwakken? Is het wel eens in je opgekomen dat we misschien te hygiënisch zijn? Net als dat we spiermassa verliezen als we te veel tijd op de bank besteden, of vaardigheden als we onze hersenen niet blijven trainen, zo kunnen we ook immuunfunctie verliezen als het niet gestimuleerd wordt, en volgens de ‘hygiëne hypothese’ zou dit wel eens een van de redenen kunnen zijn voor het verhoogd aantal gevallen van astma en huidontstekingen in kinderen in ontwikkelde landen. Op vergelijkbare wijze wordt gedacht dat langdurige isolatie en opsluiting in de stressvolle en ‘schone’ omgeving van Antarctica of de ruimte ons op vatbaarder kan maken voor infecties en zelfs allergieën!

Maar ons immuunsysteem is complex, en de vele interacties die het aangaat met andere systemen in ons lichaam, zoals ons spijsverteringsstelsel of onze hersenen, worden nu pas ontdekt. Veranderingen in voeding bijvoorbeeld kan een effect hebben op de samenstelling van onze darmflora, waarvan de afgelopen jaren duidelijk is geworden dat het een belangrijke rol speelt bij de ontwikkeling van immuun-gerelateerde ziekten zoals allergieën en kanker. Andere studies hebben bovendien aangetoond dat darmgezondheid in relatie staat tot psychisch welbevinden. Kunnen we dan een gezond stel hersenen en een gezond immuunsysteem behouden als we goed voor onze darmen zorgen? We hebben nog veel over onszelf te leren, en ICELAND wil deze interessante interacties onderzoeken. Vandaar die dagelijkse sachets: door te testresultaten te vergelijken tussen de bemanningsleden die darmflora-stimulerende probiotica nemen en zij die het een jaar lang met slechts poeder moeten doen, leren we beter begrijpen in hoeverre zo’n probioticumsupplement ons kan helpen om deze gezondheidsrisico’s tegen te gaan!

Door immuuncellen van het bloed te scheiden kunnen we onderzoeken hoe ons immuunsysteem functioneert gedurende de overwintering. Credits: ESA/IPEV/PNRA–S. Thoolen
Samen met ESA’s mascotte Paxi bewaar ik poep in een container vlakbij het station, zodat later in Europa onze darmbacteriën kunnen worden geanalyseerd. Met al die monsters is het maar goed dat we zo’n grote vriezer hebben hier! Credits: ESA/IPEV/PNRA–S. Thoolen

Deel 3: Mindfulness

Gelukkig heeft het ESA-lab meer te bieden dan alleen maar lichaamsvloeistoffen. Andere projecten zijn meer geïnteresseerd in de psychologische aanpassing aan ruimteachtige omgevingen. Hoe gaan we mentaal om met de isolatie zo ver van huis, de opsluiting, eentonigheid, en het leven in een kleine internationale bemanning? De ervaringen en stressoren waarmee bemanningen tijdens zulke missies geconfronteerd worden vragen een zekere mate van mentale weerbaarheid, of kunnen anders voor cognitieve- en gedragsproblemen zorgen en een prestatieverlies dat gevaarlijk kan zijn voor zowel de bemanning als de missie. Om die psychologische adaptatie en weerbaarheid te bevorderen, onderzoeken de wetenschappers achter MINDFULICE (‘role of mindfulness disposition in an isolated and confined environment’) bijvoorbeeld het gebruik van ‘mindfulness’ als een hulpmiddel voor verre ruimtereizen.

‘Maar is dat niet iets voor Boeddhistische monniken?’, hoor ik je vragen…

Eigenlijk denk ik meer aan het tegenovergestelde. En hoewel het misschien niet een makkelijk psychologisch construct is om te begrijpen, zijn we allemaal al ‘mindful’ tot op zekere hoogte. Misschien kun je het het beste zien als een mentaal proces, waarbij je je bewust bent van wat er op het moment om je heen gebeurt, ontvankelijk voor nieuwe dingen met een intentie van vriendelijkheid en mededogen, en waarin je ruimdenkend genoeg bent om nieuwe mogelijkheden te zien in elke situatie, in plaats van je vast te houden aan wat je eerder al geleerd hebt. Iedereen doet dat tot op zekere hoogte, maar iedereen kan ook leren om het meer te doen.‘But isn’t that something for Buddhist monks?’, I hear you question…

Mindfulness is een proces waarbij je actief nieuwe onderscheidingen kan maken over een situatie, en niet afhankelijk bent van eerder bepaalde categorieën. Credits Credits: Gary Larson, Far Side

Misschien is dat wel de voornaamste reden dat het concept zo snel zo populair wordt. In onze stressvolle en drukke levens kan mindfulness ons helpen om oplossingen te zien in plaats van problemen, en onderzoek heeft al allerlei voordelen aangetoond, van gezondheid en welzijn tot zelfs zakelijke en artistieke ondernemingen! Een ‘mindvolle’ houding verminderd stress, en verhoogd tegelijkertijd weerbaarheid, taakprestaties, genot, psychologische en zelfs fysieke gezondheid, en in het algemeen een hogere kwaliteit van leven. Dat, zou ik zeggen, is de veelbelovende kracht van de mind!

Kan mindfulness dan ook astronauten helpen om de uitdagingen van een verre ruimtemissie het hoofd te bieden? We denken graag van wel, maar om dat uit te zoeken moeten we eerst begrijpen hoe mindfulness zich verhoudt ten opzichte van stress en psychologisch welbevinden in zulke condities. Concordia is daarvoor de ideale proeftuin. Dat betekent natuurlijk meer testen voor ons, en dus vullen we dit jaar vragenlijsten in en voeren we aandachtstaken uit om te bepalen hoe mind- en stressvol we eigenlijk zijn. En hoe zit dat bij jou? Ben jij ‘mindful’ genoeg om op een dag naar de sterren te zweven?

Een uitstekende demonstratie van de kracht van de mind. Je aandacht erbij houden is niet altijd gemakkelijk in Concordia…Credits: ESA/IPEV/PNRA–S. Thoolen

Deel 4: Seks

Maar er gebeurt nog meer in het ESA-lab, en ik heb het beste voor het laatst bewaard. Dus, nu je waarschijnlijk overbelast bent met theorieën en feiten, lijkt het me goed om het eens over iets heel anders te hebben. Wat dacht je van seks?

Maar voordat we verder gaan moet je me beloven om nog een nummer af te spelen, om deze blog met gepaste groove af te sluiten: Sexual Healing – Marvin Gaye.

Dus, seks in Concordia… Nou, om eerlijk te zijn is er niet zoveel aan. Tenminste, ik heb het niet opgemerkt. Misschien is er meer opwinding geweest in vorige bemanningen, maar nu mijn vriendin zich aan de andere kant van de wereld bevindt ben ik het volledig eens met de wijsheid van Apsley Cherry-Garrard, één van de bemanningsleden van de beroemde en noodlottige Terra Nova expeditie naar de zuidpool in 1910-1913:

‘Both sexually and socially the polar explorer must make up his mind to be starved’.

Maar misschien zit er meer achter dan het in eerste instantie lijkt, en wat Cherry-Garrard zegt is nou niet bepaald gemakkelijk. We zijn ten slotte mensen. Seksualiteit is één van onze kerneigenschappen, vitaal voor ons bestaan, en voor velen een fundamentele bron van genot, intimiteit, binding en sociale relaties. Onderzoekers hebben laten zien hoe seksuele deprivatie kan leiden tot frustratie, woede en zelfs depressie, en ook vanuit groepsperspectief gezien blijkt uit anekdotes dat seksueel verlangen en daaraan gerelateerde gevoelens van jaloezie en competitie kunnen leiden tot adaptatieproblemen in extreme omgevingen. Inclusief Concordia!

Maar het probleem met seks is dat we er niet gemakkelijk over praten. Misschien komt het zo dicht bij onze kern dat we ons kwetsbaar voelen wanneer we ons erover openstellen. Een gevoelig onderwerp dus, en terwijl onderzoekers momenteel druk bezig zijn om uit te vogelen hoe de toekomstige ruimtevaartbemanning op gebied van cultuur, personaliteit en geslacht er uit moet komen te zien, ontbreekt vooralsnog iedere vorm van data over seksueel gedrag en het effect daarvan op groepsdynamiek in zulke extreme omstandigheden! Hoe gaan we er mee om? Hoe, waarom, en wanneer lijden we eronder? Recente discussies in de politiek en seksschandalen hebben al duidelijk gemaakt hoe belangrijk het is om een werkomgeving vrij van seksuele agressie te hebben, en als je het mij vraagt is het onverantwoord om mensen op een langdurige miljarden-missie naar Mars te sturen zonder eerst deze vragen te kunnen beantwoorden!

Het project SWICE (‘sexual wellbeing and sexual security in isolated, confined and extreme environments’), voor de eerste keer in de geschiedenis van het ruimtevaartonderzoek, breekt daarom het taboe. Een unieke studie, waarmee wordt geprobeerd om basale informatie te verzamelen over menselijke seksualiteit in omstandigheden van isolatie en opsluiting, en wel door ons in Concordia te laten praten:

‘Hoe vaak vraagt een andere Concordiabewoner mij om een seksuele dienst?’ (laten we de grapjes aan de dinertafel maar vergeten…), ‘Hoe vaak vertoont een andere Concordiabewoner seksueel getinte graffiti in Concordia?’ (laten we de seksueel getinte klei-creaties die we afgelopen maand met zijn allen gemaakt hadden ook maar vergeten…), ‘Hoe plezierig is je seksuele leven op het moment?’, ‘Hoe vaak masturbeer je?’, ‘Hoe vaak ervaar je een orgasme?’ (Jemig, jullie willen ook alles weten!).

Seks in isolatie?? Geen idee waar je het over hebt…. Credits: ESA/IPEV/PNRA–S. Thoolen

We hadden een gestructureerd anoniem interview (je weet wel, zoals in de films, met stemvervorming en al) voordat we hier kwamen, en we doen dat nog eens wanneer we weer terug in Europa zijn. Intussen vullen we hier in Concordia gedurende het jaar vragenlijsten in die veel weg hebben van bovenstaande. En om er zeker van te zijn dat iedereen zich veilig en zelfverzekerd genoeg voelt om de onderzoekers van zulke gevoelige data te voorzien, en omdat ik helemaal niet wil weten hoe iedereen hier zijn vrije tijd besteed, hebben we allemaal een iPad gekregen om de data direct naar Berlijn te sturen. Zo blijft alles anoniem. En dan nog brengt het beantwoorden van dit soort vragen een stevige les schaamteloosheid met zich mee! Allemaal voor een veiligere, gezondere, en succesvollere omgeving, en nogmaals, voor de goede zaak van de wetenschap!

En daarmee denk ik dat je wel genoeg gezien hebt van het ESA-lab, en genoeg materiaal om eens goed over na te denken. Nu je een beetje meer weet over de uitdagingen waarmee we hier te maken hebben en waarmee ik me zo ver van huis mee bezig houd, kan ik je alleen maar aanmoedigen om de dingen te waarderen die we hier soms missen, en te genieten van de omgeving waar je zoveel mee te maken hebt. Neem een diepe teug zuurstof, word af en toe eens een keer goed vies, vind wat vers voer, ontdek de prachtige en altijd-veranderende wereld om je heen!

Meanwhile I will appreciate things here too/Ondertussen zal ik de dingen hier ook waarderen. Credits: ESA/IPEV/PNRA–S. Thoolen