‘Wat kunnen astronauten ons leren over de ‘sterretjes’ die je ziet als je te snel rechtstaat?’

Evenwichtsexpert Floris Wuyts (UAntwerpen) doet al jaren onderzoek naar hypostatische hypertensie, ook wel bekend als de sterretjes die we zien als we te snel rechtstaan. ‘Het verschijnsel heeft te maken met cardiologie, neus-, keel-, en oorziekten, en zelfs fysica. En er komen ook astronauten aan te pas.’

Iedereen maakt het wel eens mee. Je zit gebukt, en komt te snel rechtop. Of je veert iets te snel recht uit bed. Het wordt zwart voor de ogen, je ziet sterretjes en je voelt je flauw.

Tijdens mijn college voor Universiteit Van Vlaanderen doe ik een poging dit fenomeen uit te leggen. Het heeft te maken met cardiologie, neus-, keel-, en oorziekten en zelfs fysica. En er komen ook astronauten aan te pas.

De oorzaak van het ‘sterretjes zien bij te snel recht komen’ zit hem in het feit dat op zo’n moment de hersens en de ogen te weinig zuurstof krijgen omdat er te weinig zuurstofrijk bloed naar je hoofd vloeit. Dit fenomeen heet orthostatische hypotensie of kortweg orthostatisme. Hypotensie betekent letterlijk ’te lage bloeddruk’. Wanneer je effectief flauwvalt, wat een graad erger is dan orthostatisme, noemt men het een ‘syncope’.

Het mechanisme hierachter kent verschillende verklaringen, maar een van de meest gebruikte is alvast niet geheel correct. Er wordt namelijk vaak beweerd dat het bloed niet tegen de zwaartekracht in naar boven gepompt kan worden. Als het hart maar voldoende pompt, wat meestal echt wel het geval is, dan is die druk voldoende groot om het bloed naar boven te pompen, tegen de zwaartekracht in. De wet van de communicerende vaten geldt met name.

Het probleem zit hem op een ander niveau – letterlijk en figuurlijk. Als je vanuit liggen snel gaat rechtstaan, dan stapelt het bloed zich op in de benen omdat de bloedvaten daar gaan uitzetten onder de hydrostatische druk van het bloed. Bloedvaten zijn immers elastische buizen. En omdat de mens in totaal maar een dikke 5 liter bloed heeft, kan er dus niet te veel bloed achterblijven in de benen want dan wordt er te weinig terug naar het hart gevoerd om van daaruit naar het hoofd gepompt te worden. Blijft er te veel bloed in de benen achter, en komen niet meteen de nodige tegenmaatregelen op gang, dan treden de typische verschijnselen op van het bijna flauwvallen, het zwart voor de ogen zien evenals sterretjes.

Het netvlies in onze ogen is in wezen een uitloper van de hersens en het verbruikt heel veel zuurstof. Bij een tekort aan zuurstoftoevoer via het bloed, gaat het perifere netvlies (maw aan de zijkant) minder goed werken met als gevolg dat je tunnelvisie krijgt waarbij je nog wel ziet in het centrum van het beeld, maar het zwart wordt aan de zijkanten. De sterretjes daarentegen zijn wellicht meer het gevolg van een te kort aan zuurstof in de occipitale cortex, met name het deel van de hersenschors dat achteraan gelegen is in de schedelpan en dat instaat voor de verwerking van visuele informatie. Te weinig zuurstof daar geeft foute signalen, sterretjes dus of vervormingen van het gezichtsveld, net zoals sommige patiënten met migraine ook wel kunnen ervaren (visuele aura – scotomen).

De plotse drukval wordt echter opgemeten door drukmetertjes of baroreceptoren in onder andere de halsslagaders die deze informatie aan de hersenen doorgeven waardoor er heel snel verschillende mechanismen op gang komen om de bloedtoevoer naar het hoofd op te voeren. Belangrijk is bijvoorbeeld dat de bloedvaten in armen en benen gaan samentrekken waardoor er meer bloed beschikbaar komt dat naar het hart kan vloeien. Het hart gaat ook sneller beginnen slaan. En dus algauw kan je je herpakken.

Op wacht staan

Als we gaan staan is het belangrijk dat de beenspieren goed samentrekken want die pompen onder andere het bloed terug hogerop. De wacht houden is lastiger, tenzij je heel de tijd je tenen zit te krullen en je je kuiten opspant. Af en toe krijgen we dan ook dit soort foto’s te zien.

https://twitter.com/moradipouria/status/477835634665881600Pouria Moradihttps://twitter.com/moradipouria

A Royal Guard soldier after fainting prior to #PrincessLeonore’s christening near #Stockholm. AFP/Getty Images. pic.twitter.com/yjg8WFYNre

— Pouria Moradi (@moradipouria) June 14, 2014

Om dat te voorkomen, kan het helpen om op zijn Charlie Chaplin’s gaan staan. Voeten in een V-vorm. Dan span je ook je billen op en pomp je bloed in circulatie.

Een heel speciale groep van mensen die bijzonder veel last hebben van orthostatische hypotensie zijn astronauten. Wanneer zij voor een tijd in de ruimte in gewichtloosheid hebben verbleven en ze dan terug op aarde komen, dan hebben ze echt veel last van zogenaamde orthostatische intolerantie. Tot 80% van de terugkerende astronauten heeft er in min of meerdere mate last van.

Op youtube is een filmpje te zien van een astronaute die tijdens de persconferentie na haar landing op aarde flauwvalt.

Shuttle astronaut collapses during welcome home ceremony4801.0video270https://www.youtube.com/AP Archivehttps://i.ytimg.com/vi/JOe0IIn_rDY/hqdefault.jpg480https://www.youtube.com/channel/UCHTK-2W11Vh1V4uwofOfR4wYouTube360

Onder andere daarom worden astronauten en kosmonauten die landen op de steppe van Kazachstan uit hun Soyuz capsule gedragen en in ligstoelen neergezet. Allicht is dat geen ideale situatie wanneer de mens ooit naar Mars zal gaan. Om dat probleem grondig aan te pakken en de ruimtereizigers optimaal voor te bereiden op een interplanetaire reis moet er onderzoek naar gedaan worden.

Astronauten onderzoeken

En net in dat kader heb ik het geluk en de eer om in opdracht van de ESA en met steun van Prodex/Belspo samen met mijn team van de Universiteit Antwerpen, Russische kosmonauten te onderzoeken voor en na hun ruimtevlucht. Door dat onderzoek kunnen we beter proberen te begrijpen waar de problemen liggen van o.a. die orthostatische intolerantie.

In opdracht van ESA zijn we 10 jaar geleden voor het eerst naar Sterrenstad bij Moskou in Rusland gegaan. Sindsdien hebben we in ons laboratorium daar 36 kosmonauten getest die 6 maanden in de ruimte verbleven en het onderzoek loopt nog steeds voort. Zesendertig kosmonauten is een bijzonder groot aantal. We testen bij hen onder andere het evenwichtssysteem door hen in een draaistoel/mini centrifuge te zetten en rond te draaien. Zowel voor de lancering als bij het terugkomen op aarde voeren we deze onderzoekingen uit. We meten dan diverse gegevens, en voornamelijk de werking van dat stukje van het evenwichtsorgaan dat instaat voor de detectie van de zwaartekracht, met name de utriculus, die zich in het binnenoor bevindt. Die ligt bezaaid met kristallen die ervoor dienen om elke versnelling van het hoofd te detecteren, en dus ook de zwaartekracht.

2-Minute Neuroscience: Vestibular SystemNeuroscientifically Challenged

Dat stukje van het evenwicht is behoorlijk in de war na de landing. In het ruimtestation ISS wordt er namelijk geen zwaartekracht gedetecteerd, omdat men constant aan het vallen is, met name naast de aarde. Vandaar dat men spreekt van micrograviteit of gewichtloosheid. Gedurende 6 maanden wordt komt er van de utriculus in het evenwichtssysteem geen zinvolle informatie in de hersens. Maar bij het landen op aarde meet dat evenwichtssysteem plots weer 1G. Allicht dat het evenwichtssysteem enkele dagen uit balans is.

In 1998 is er een vlucht met de Spaceshuttle in de ruimte uitgevoerd – de Neurolab missie – waarbij men 4 astronauten heeft rondgezwierd in een mini centrifuge in de spaceshuttle gedurende verschillende momenten van de ruimtevlucht. Beelden zijn hiervan te vinden ook op Youtube.

https://www.youtube.com/459https://i.ytimg.com/vi/YcMknR9WpGg/hqdefault.jpg480video360https://www.youtube.com/user/spacearium1.0Matthew Travissts 90344YouTube

Dit was wellicht het eerste echte experiment waarbij artificiële zwaartekracht werd aangewend in de ruimte: Stanley Kubricks ‘2001: A Space Odyssey’ achterna, het ideaal model om interplanetaire missies te doen. Bij terugkomst op aarde werd er vastgesteld dat de 4 astronauten die in de ruimte enkele keren die artificiele zwaartekracht hadden ervaren, significant minder last hadden van orthostatisme dan hun collega’s die niet waren rondgezwierd. Dus vroegen de onderzoekers zich af of het te maken had met de impact van artificiele zwaartekracht op o.a. het evenwichtssysteem en of er een verband was met het cardiovasculaire systeem.

Vandaar het onderzoek dat is opgestart in 2007 door mijn team, in samenwerking met universiteiten van Moskou, New York en Sydney. We gebruiken hiertoe in Sterrenstad dezelfde mini-centrifuge (VVIS) die in 1998 heeft dienst gedaan tijdens de Neurolab-missie.

Een deelgroep van de kosmonauten hebben we na de test met die mini-centrifuge op een tilt-tafel geinstalleerd en uitgerust met verschillende sensoren om onder meer de bloeddruk te meten. Vervolgens werd de tafel gekanteld onder een hoek van 70 graden, zodat de astronauten ongeveer rechtop stonden, zij het passief, dus zonder gebruik te maken van hun eigen spieren. Vervolgens onderzochten we hoe diverse parameters zoals bloeddruk en dergelijke meer veranderden.

Link tussen evenwicht en bloeddrukregeling

Wat we toen vonden bleek een heel nieuwe ontdekking te zijn. We hadden namelijk geobserveerd dat de kosmonauten bij wie het evenwicht minder goed functioneerde na de ruimtevlucht – zoals gemeten op de draaistoel, ook een lagere bloeddruk hadden bij het rechtzetten, en dus meer risico hadden tot flauwvallen.

Dat was een heel speciale vondst omdat die een verband legde tussen schijnbaar twee verschillende systemen, namelijk het evenwichtssysteem en de bloeddrukregeling. Of ruimer tussen Neus, Keel, Oorziekten (het evenwichtsorgaan zit in het binnenoor – vandaar NKO) en cardiologie. Naar deze link moet nog meer onderzoek gedaan worden, maar het is een begin van nieuwe denkpistes. Op aarde is dit soort onderzoek heel moeilijk omdat we geen ethisch aanvaardbaar model hebben dat selectief beide onderdelen van de evenwichtsorgaantjes lam legt. Vandaar de unieke kans om het bij astronauten te onderzoeken.