Trainen als een astronaut kan rugpijn verminderen en veroudering vertragen

Astronauten moeten tijdens en na hun ruimtereis allerlei oefeningen doen om hun spieren en botten niet te veel te laten verzwakken. Diezelfde oefeningen hebben ook nut voor mensen die de aarde nooit verlaten. Ze kunnen namelijk het geleidelijke verval als gevolg van het ouder worden tegengaan, stelt Simon Evetts, die jarenlang de fitheid van astronauten heeft onderzocht.

Toen ik nog met astronauten werkte, was het heel gewoon dat die na hun terugkeer op aarde per brancard uit hun capsule werden gedragen. Ook vorig jaar was dit het geval, toen NASA-astronauten Suni Williams en Butch Wilmore na hun onverwacht lange verblijf van negen maanden in het internationale ruimtestation (ISS) weer terug waren gekeerd op aarde.

Om een astronaut te kunnen worden, moet je kerngezond en topfit zijn. Bovendien werken astronauten tijdens hun missie elke dag urenlang aan hun conditie. Toch zijn sommigen van hen na enkele maanden in de ruimte zwakker, minder goed in lopen en vatbaarder voor letsel dan oudere mensen die de planeet nooit hebben verlaten.

Wat het lichaam van een astronaut in de ruimte doormaakt, lijkt een beetje op het verouderingsproces – maar dan veel sneller. Een ruimtemissie tast de ruggengraat aan, verzwakt de spieren en verstoort het evenwichtssysteem. Daarvan bijkomen lijkt op wat mensen ervaren die herstellen van bepaalde blessures, lang in het ziekenhuis hebben gelegen of simpelweg jarenlang een zittend bestaan hebben geleid.

De manier waarop astronauten fit blijven tijdens hun missies, en hoe ze na afloop aan de slag gaan om hun conditie volledig terug te krijgen, kan velen van ons de weg wijzen naar een betere gezondheid – en minder rugpijn. Het loont namelijk om elke dag het gevecht aan te gaan met de zwaartekracht. En hierbij gaat het om meer dan standaard sportschooloefeningen.

Het bovenlichaam van een astronaut kan tijdens een ruimtemissie ruim 6 centimeter langer worden

Kernspieren

Al sinds 1961 maken mensen uitstapjes naar de ruimte. In 2000 werd het ISS in gebruik genomen, zodat de verblijven langduriger werden. Sindsdien hebben we veel geleerd over hoe schadelijk het is voor het lichaam om lange tijd geen zwaartekracht te ervaren, in het bijzonder voor onze botten en spieren. Botten raken dan per maand tot wel 2 procent van hun massa kwijt. Dat geldt vooral voor botten die het gewicht opvangen tijdens het lopen; botten in de armen blijven meestal onaangetast. Verder kan in enkele weken tot wel 10 procent van de spierkracht verloren gaan, oplopend tot 20 procent in drie tot zes maanden.

Om die gevolgen tegen te gaan, volgen astronauten in het ISS tegenwoordig zo’n twee uur per dag een fitnessprogramma. Ze rennen op een speciaal ontwikkelde loopband, fietsen op een soort hometrainer en gebruiken een machine die weerstand genereert en zo bewegingsoefeningen bij zogeheten microzwaartekracht mogelijk maakt. Maar voor velen van hen is dat niet genoeg.

Afnemende massa

Jarenlang onderzoek onder astronauten heeft tot in detail in kaart gebracht wat voor effecten microzwaartekracht op het lichaam heeft. Een van de belangrijkste lessen van deze zogeheten ruimtegeneeskunde is het belang van spieren die deel uitmaken van de core: de stabiliserende spieren diep onder het ‘wasbordje’, die de onderrug stabiel houden en verbonden zijn met onderbuik.

Doordat ze in de ruimte geen zwaartekracht ervaren, worden veel spieren kleiner en zwakker. Dit geldt vooral voor ‘houdingsspieren’, de core-spieren die ons overeind houden. Daartoe behoren onder andere de meermalen gespleten rugspier, die aan weerszijden langs de ruggengraat loopt en de beweging van de wervels ondersteunt, en de dwarse buikspier, een spierlaag die horizontaal rond de romp ligt, als een korset.

In een onderzoek uit 2021, onder leiding van hoogleraar fysiotherapie Julie Hides van de Griffith-universiteit in Australië, werden vijf astronauten gevolgd die een halfjaar in het ISS verbleven. Het oppervlak van de doorsnede van de meermalen gespleten rugspier in hun onderrug werd in die tijd zo’n 10 procent kleiner. Hun dwarse buikspier kromp met maar liefst 34 procent.

Wanneer het lichaam lange tijd geen zwaartekracht ervaart, kan het brein bovendien de signalen die de spieren in de core activeren niet meer goed timen. Daardoor worden spiervezels niet op het goede moment geprikkeld om bepaalde bewegingen mogelijk te maken.

Verder leidt het afnemen van spiermassa en -kracht, ook wel spieratrofie genoemd, ertoe dat de ruggengraat van astronauten tijdens een ruimtemissie langer wordt. Daardoor kan hun bovenlichaam ruim 6 centimeter langer worden. Ter vergelijking: bij mensen op aarde treedt tijdens een normale dag-nachtcyclus nog geen 3 centimeter verschil op in de lengte van het bovenlichaam.

Het gevolg van dit alles: veel astronauten krijgen last van hun rug. Uit een overzichtsstudie uit 2024 blijkt dat ruim de helft van de astronauten tijdens hun ruimtevlucht melding heeft gemaakt van lichte tot ernstige rugpijn. Sommigen hadden er zelfs een jaar later nog last van.

Speciale crosstrainers

De core-spieren in goede conditie houden is daarom niet alleen van belang voor astronauten, maar ook voor mensen met chronische rugpijn. Alleen reageren de houdingsspieren die hierbij een rol spelen niet goed op de standaardoefeningen met gewichten waarmee je je arm- en beenspieren traint, zegt fysioloog Kirsty Lindsay van het Aerospace Medicine and Rehabilitation Laboratory aan de Northumbria-universiteit in het Verenigd Koninkrijk. Daardoor hebben zelfs topfitte sporters niet altijd een sterke meermalen gespleten rugspier.

Voor deze houdingsspieren is een speciaal trainingsprogramma nodig, waarbij de spieren bijna continu op een laag niveau actief worden gehouden, zegt Lindsay – iets wat in de ruimte niet gebeurt. En anders dan bij onze buikspieren en biceps is het vaak lastig om te weten wanneer deze spieren ‘aan’ worden gezet en samentrekken.

Daarom ligt de nadruk in trainingsprogramma’s voor teruggekeerde astronauten – waar ikzelf bij betrokken ben geweest – op doelgerichte, gecontroleerde bewegingen. Deelnemers aan zulke programma’s krijgen vaak met behulp van echografie inzicht in de momenten waarop spieren zoals de meermalen gespleten rugspier en de dwarse buikspier samentrekken. Daardoor leren ze hoe ze die spieren kunnen activeren.

Heeft een astronaut die vaardigheid eenmaal onder de knie, dan is het tijd voor andere oefeningen. Met steeds iets zwaardere gewichten en steeds sneller gaat de ruimtevaarder van een zittende naar een staande positie, of stapt die een verhoging op en af. Daarbij ligt de aandacht op een juiste houding van de ruggengraat. Zulke oefeningen behoren tot het standaardprotocol na een ruimtemissie, zowel bij de NASA als bij haar Europese evenknie ESA.

Tegenwoordig bestaan er zelfs speciale crosstrainers – ontwikkeld aan de Northumbria-universiteit – die relatief weinig weerstand bieden en gericht zijn op de spieren in de core. Deze zijn niet alleen geschikt voor astronauten, maar ook voor kwetsbare ouderen die in fysiotherapiepraktijken aan hun fitheid werken.

Altijd ‘aan’

Daarnaast is er behoefte aan nieuwe methoden om niet alleen achteraf, maar ook tijdens ruimtemissies de rug gezond te houden. Aan de Northumbria-universiteit werken mijn collega’s aan een nieuw regime om de spieren in de core te trainen, genaamd low-intensity continuous activation (LICA). Op aarde komt die training neer op het maken van langzame, gecontroleerde bewegingen terwijl het evenwicht op de proef wordt gesteld. Denk aan rechtop staan op een hometrainer en langzaam trappen bij weinig weerstand. Maar voor gebruik in de ruimte moeten nieuwe apparaten worden bedacht.

LICA-bewegingen zorgen ervoor dat de spieren in de core lichtjes samentrekken. De spieren gaan daarbij niet steeds ‘aan en uit’, zoals bij wandelen en werken met gewichten, maar blijven de hele beweging lang actief. Daardoor hoeft degene die de oefeningen doet niet te weten waar en hoe die deze spieren moet aanspannen.

Ook deze ontwikkeling is eveneens nuttig voor mensen op aarde. Onderzoek wijst uit dat LICA-bewegingen mensen die lang bedlegerig zijn geweest weer in vorm kunnen krijgen. Bovendien kunnen ze pijn in de onderrug verlichten en helpen tegen incontinentie na een zwangerschap.

Staand bellen

Systemen die mensen minder zwaartekracht laten ervaren, kunnen patiënten helpen te herstellen door hun core te activeren. Zo kunnen patiënten op een gewichtsondersteunende loopband lopen die ervoor zorgt dat ze 50 tot 80 procent van hun lichaamsgewicht dragen. Daardoor krijgen ze de controle over hun torso geleidelijk weer terug. Dergelijke technologieën zijn oospronkelijk ontwikkeld om astronauten te laten oefenen met maanwandelingen, en om ze na een maandenlang verblijf in de ruimte weer te laten wennen aan de zwaartekracht op aarde.

Het bekendste apparaat op dit gebied is de door NASA ontwikkelde Alter-G-loopband. Onderdeel van dit systeem is een soort luchtdichte doos die om het onderlichaam heen zit. In die doos wordt de luchtdruk opgevoerd, waardoor de loper wordt opgetild. Uit onderzoek blijkt dat zulke apparaten de pijn kunnen verlichten van mensen die herstellen van een rug-, heup- of knieoperatie. Bovendien kunnen ze oudere mensen en mensen met neurologische aandoeningen helpen om met meer vertrouwen te lopen.

Ook draagbare technologie kan uitkomst bieden. Neem ESA’s Gravity-Loading Countermeasure Skinsuit, waarvan ik vijf jaar lang de ontwikkeling leidde. Dat is een nauwsluitend, elastisch pak – een soort wetsuit – dat de trekkracht nabootst die de zwaartekracht van hoofd tot tenen uitoefent. Het pak, ontworpen voor gebruik in de ruimte, gaat verlenging van de ruggengraat en daarmee rugpijn tegen. Ook houdt het de drager rechtop en activeert het de houdingsspieren. Het concept wordt inmiddels doorontwikkeld tot kleding die de houding en het uithoudingsvermogen van de romp ondersteunen, oftewel hoe lang de spieren in de core kunnen werken zonder moe te worden. Mensen met een zwakke rug, chronische pijn of een kromgetrokken lichaamshouding door ouderdom kunnen er baat bij hebben.

Naast dit soort technologische hoogstandjes zijn er ook allerlei eenvoudige gewoonten waarmee je je kunt wapenen tegen de genadeloze zwaartekracht. Denk aan tien minuten zitten op een stoel of kruk zonder leuning, staand bellen in plaats van zittend, de trap nemen in plaats van de lift en – een van mijn favorieten – in een tram, metro of trein staan terwijl je losjes een leuning of lus vasthoudt. Dat laatste dwingt je lichaam het evenwicht telkens een beetje te corrigeren. Ik begon met dit soort oefeningen toen ik na een lange werkdag vaak last had van pijn in de onderrug. Daarna merkte ik duidelijk verbetering. Verder is er enig bewijs dat oefeningen die sterk gericht zijn op de core-spieren, zoals pilates, kunnen helpen tegen dit soort klachten.

Uit de bocht vliegen

Tijd doorbrengen in de ruimte verzwakt niet alleen het lichaam, het verstoort ook het evenwichtssysteem. Onder microzwaartekracht reageert het evenwichtsorgaan in het binnenoor anders dan normaal bij bijvoorbeeld het kantelen van het hoofd. Ook de zintuiglijke receptoren in de spieren en gewrichten, die het lichaam vertellen waar de lichaamsdelen zijn, zijn van slag. Na verloop van tijd reageren de hersenen minder goed op die signalen en vertrouwen ze meer op het zicht.

Wanneer astronauten na een lange tijd in de ruimte weer voet op aarde zetten, zijn ze daardoor vaak wat wiebelig en geneigd te veel te corrigeren of van koers te raken bij het lopen. Hun evenwichtssysteem moet als het ware opnieuw gekalibreerd worden. Volgens NASA-astronaut Tom Marshburn moesten zijn medebemanningsleden en hij erg lachen toen ze twee uur na een ruimtemissie tegen een helling op probeerden te lopen. Ze zetten enorm overdreven stappen, waarbij ze hun voeten veel te hoog optilden. ‘En toen ik in een gang een hoek om wilde gaan, schatte ik de bocht verkeerd in en botste ik tegen de tegenovergelegen muur op.’ Vandaar dat astronauten na hun terugkeer enkele weken niet mogen autorijden.

Om de coördinatie van astronauten weer op peil te krijgen, schrijven ruimtevaartorganisaties zogeheten sensomotorische herprogrammering voor. Ik heb ruimtevaarders gezien die met hun ogen dicht evenwichtsoefeningen deden. Sommigen stonden op balansborden of gebruikten een bril die hun oogbewegingen volgde terwijl ze met hun hoofd draaiden, om de reflexen die zicht aan balans koppelen weer op orde te krijgen.

Wat goed is voor astronauten, is ook goed voor permanente aardbewoners. Je kunt tot op hoge leeftijd je evenwicht verbeteren door vergelijkbare oefeningen te doen, in oplopende moeilijkheidsgraad. Zo kun je op één been gaan staan terwijl je met je hoofd draait, op een rechte lijn je ene voet voor de andere zetten of balansborden en evenwichtsplanken gebruiken. Bij ouderen kan dat soort ‘neuraal fine-tunen’ het risico op een val verkleinen en het ruimtelijk bewustzijn vergroten. Kortom: oefeningen bedoeld voor herstel na een ruimtevlucht kunnen aardbewoners helpen overeind én zelfstandig te blijven.

Heilzaam getril

Een ander effect dat een verblijf in de ruimte heeft op het lichaam is verlies en verzwakking van botweefsel. Gezonde botten zijn het resultaat van een dynamisch proces: een precair evenwicht van afbraak en wederopbouw van weefsel. Dat evenwicht raakt in de ruimte verstoord, waardoor botten broos kunnen worden en sneller kunnen breken. Een mogelijke oplossing: trillingen. Het versterken van bot- en spierweefsel met behulp van trillingen is iets dat in het begin alleen werd onderzocht om mensen op aarde te helpen. Dit onderzoek leidde tot een techniek voor het hele lichaam genaamd low-intensity vibration (LIV). Daarvan wordt nu onderzocht of je er de botgezondheid van astronauten mee op peil kunt houden.

Hierbij staat een astronaut op een apparaat dat wel wat wegheeft van een alledaagse personenweegschaal. Dat apparaat stuurt minieme trillingen via de voeten, de benen en de heupen naar de onderrug. Dat zet de stamcellen in het beenmerg ertoe aan om te veranderen in cellen die botweefsel vormen. Het toedienen van korte doses LIV wordt nu klinisch getest voor de behandeling van osteoporose en ouderdomskwetsbaarheid. Ook wordt gekeken of je er het herstel van de ruggengraat en de heupen na een operatie mee kunt bevorderen. Maar doorslaggevend bewijs laat nog op zich wachten.

Oefeningen bedoeld voor herstel na een ruimtevlucht kunnen aardbewoners helpen overeind én zelfstandig te blijven

Dat astronautentraining zo goed van pas komt op aarde mag eigenlijk geen grote verrassing zijn. Wij mensen zijn zodanig geëvolueerd dat we op twee benen staan en gedurende de dag een continu gevecht leveren met de zwaartekracht. Zonder die onmerkbare dagelijkse work-out gaat ons lichaam snel achteruit. Dat blijkt wel uit onderzoek naar de invloed van langdurige bedlegerigheid. Als je ligt, is je lichaam uiteraard nog steeds onderhevig aan de zwaartekracht, alleen functioneert die niet meer langs de as die van het hoofd naar de voeten loopt. Veel van de gevolgen daarvan lijken op de problemen die we zien bij astronauten. Uit onderzoek blijkt dat de houdingsspieren veel meer dan andere spieren verzwakken naarmate je langer in bed verblijft – net als in de ruimte. Niet voor niets wordt onderzoek naar bedrust, waarbij vrijwilligers soms maanden achter elkaar in bed liggen, gebruikt om te bestuderen hoe het lichaam zich aanpast aan een toestand van gewichtloosheid.

Door al die jaren waarin ik me met ruimtegeneeskunde heb beziggehouden, beschouw ik zwaartekracht inmiddels niet meer simpelweg als een gegeven, maar als een trainingsmaatje. Dezelfde principes die astronauten na maanden in de ruimte overeind houden, kunnen iedereen helpen het geleidelijke verval tegen te gaan dat wordt veroorzaak door het wegtikken van de tijd en door inactiviteit. Zwaartekracht, zo is inmiddels wel duidelijk, is zowel het probleem dat ons omlaag trekt als het geneesmiddel dat ons weer overeind kan helpen.

---

Dit artikel is verschenen in New Scientist Nr 145 | Juli/augustus 2026. Deze editie vind je in ons digitaal archief.