Würde ein Anzug, der als extrakardiovaskuläres System fungiert, es Ihnen ermöglichen, unbegrenzt zu laufen?

Der Prozess des Aufstehens ist eigentlich ziemlich kompliziert! Es geht um mehr als nur um Sauerstoff.

Stanford entwickelte einen Prototyp zur Erweiterung der körperlichen Leistungsfähigkeit. Sie brauchten kein externes Herz-Kreislauf-System. Alles, was sie brauchten, war eine Faust . Es stellt sich heraus, dass ein überraschend großer Teil dessen, was uns müde macht, die Temperatur ist. Unser Körper beschließt, sich nicht mehr anzustrengen, wenn er glaubt, dass er sich so überhitzen kann, dass er sich selbst Schaden zufügt. Sie entwickelten einen Wärmetauscher, der mit der Handfläche funktioniert und dramatische Auswirkungen auf die Steigerung unserer Ausdauer zeigte.

Sauerstoff hat tatsächlich weniger mit Bewegung zu tun, als Sie vielleicht denken. Wir sind eigentlich mehr damit beschäftigt, CO2 herauszubekommen als Sauerstoff hinein. CO2-Spiegel im Blut machen das Blut saurer, und das kann bei vielen Stoffwechselprozessen zu ernsthaften Problemen führen. Inzwischen ist Hämoglobin sehr gut in seinem Job. Im Allgemeinen sinkt die Sauerstoffsättigung selbst bei extremer Belastung nicht unter 95 %. Unter 90 % gilt als Hypoxie, und unter 55 % gelten normalerweise als tödlich (obwohl am Everest einige beeindruckende Daten gesammelt wurden, die zeigten, dass Bergsteiger nicht nur bei 40 % Sättigung überleben, sondern auch klettern. Das zeigt nur, wie sehr es um die Sache geht!)

In der Tat, wo Sie beim Langstreckenlauf wirklich auf Probleme stoßen, ist die Energie. Wie sich herausstellt, ist das Gehirn ein Rätsel für die Evolution. Wenn Sie genügend Energiespeicher (dh Zucker) in das Gehirn stecken, verteilt es die Dinge tatsächlich zu sehr und das Gehirn erledigt seine Arbeit nicht so gut. Der Körper muss Zucker für das Gehirn woanders einlagern. Die Lösung ist wunderbar und dreht sich um das Hormon Insulin. Das Gehirn ernährt sich tatsächlich vollständig von Energie, die in der Leber als Glykogen (das tierische Äquivalent von Stärke) gespeichert ist, und die Leber gibt diese als Glukose an den Blutkreislauf ab, um sie zu verbrauchen. Natürlich ernährt Glukose auch andere Teile des Körpers, wie Muskeln. Wenn Sie zu hart laufen, könnten Ihre Muskeln versuchen, dem Gehirn Glukose zu rauben, was schlecht sein könnte.

Die Lösung ist Insulin. Alle Skelettmuskeln und das Fettgewebe, die zusammen 2/3 der Körpermasse ausmachen, dürfen dem Blut nur dann Glukose entziehen, wenn Insulin vorhanden ist. Wenn Sie essen, erkennt Ihr Körper, dass die Nahrung Zucker/Stärke enthält, und setzt Insulin frei, damit die Muskeln ihren Anteil davon aufnehmen können. Wenn die Nahrung verzehrt ist, hört der Körper auf, Insulin zu produzieren, und die Leber beginnt, die Glukose auszuscheiden, die sie während des Festessens aufgenommen hat. Die einzigen Muskeln, die diese Glukose aufnehmen dürfen, sind die Herzmuskeln und die glatten Muskeln, die Hohlorgane auskleiden (wesentlich, um mehr Nahrung zu verarbeiten, wenn sie ankommt ... wir finden auch glatte Muskeln, die das Herz-Kreislauf-System auskleiden, um den Blutdruck zu kontrollieren).

Bei Langstreckenläufen wie Marathons erleben Läufer das, was als „Bonk“ bekannt ist. Es ist eine Wand, die für die meisten Menschen um die 18-Meilen-Marke herum auftritt. Was tatsächlich passiert ist, ist, dass die Leber nur etwa 4 Stunden Zucker speichert, um damit zu arbeiten, und Läufer 18 Meilen um die 4-Stunden-Marke zurücklegen. An diesem Punkt gerät Ihr Gehirn in Schwierigkeiten. Es fehlt buchstäblich der Treibstoff, um weiterhin gute Entscheidungen zu treffen. Die Muskeln haben immer noch genug Glykogen, um sich am Laufen zu halten, aber das Gehirn ist leer!

Die Lösung ist einfach: ein Sportgetränk. Das bisschen Zucker im Getränk gelangt schnell in den Blutkreislauf und macht Sie gleich wieder munter.

Am Ende ist ein Anzug möglicherweise überhaupt nicht erforderlich. Betreten Sie die Welt der Ultra-Marathonläufer und des Infoamous Iron Man Triathlon. Iron Man ist ein 2,4-Meilen-Schwimmen, 112-Meilen-Radfahren und ein 26,2-Meilen-Laufen, die im Laufe eines Tages absolviert werden. Diese Personen können eindeutig für lange Läufe funktionieren, aber es gibt eine Grenze: Schlaf. Irgendwann muss man aufhören einzuschlafen. Jeder Lauf, der versucht, das Schlafen zu vermeiden, wird neue Probleme haben, die nicht durch einen bloßen Herz-Kreislauf-Anzug gelöst werden können. Um sich ein Bild davon zu machen, wie diese aussehen, sollten Sie sich die Anforderungen des Militärs ansehen, wo es buchstäblich um Leben und Tod geht, es an den richtigen Ort zu bringen. Auch dort wird Schlaf hoch geschätzt .

Letztendlich ist Langstreckenausdauer viel mehr als nur Sauerstoffgehalt. Es gibt eine Vielzahl miteinander verbundener Faktoren, die alle zusammenwirken, um Ausdauer zu bilden. Wir sind in der Tat eine komplizierte Maschine!

Ich sehe zwei Möglichkeiten, dieses Problem zu betrachten. Sie haben entweder eine Art gehärteten Anzug oder Exoskelett im Sinn, oder Sie denken an eine leichte Kleidung im Jogginganzug-Stil. Ich werde beide der Vollständigkeit halber besprechen.

Exosuit

An erster Stelle steht die Option für gehärteten Anzug / Exoskelett, die ich einfach Exosuit nennen werde. Das größte Problem, das ich dabei sehe, ist das Gewichtsproblem. Laut diesem medizinischen Katalog hat eine Herz-Lungen-Maschine ein Versandgewicht von 500 lb. (226,8 kg). Selbst wenn wir dachten, wir könnten diese Technologie so verbessern, dass das Gewicht um die Hälfte reduziert wird, wäre es immer noch unvernünftig, zu versuchen, damit zu laufen. Sie können den Anzug auch vollständig mechanisieren, was auch die Belastungen für den Menschen, der ihn besetzt, erheblich reduziert und die Leistung erhöht. Mit dieser Einrichtung erfolgt die Sauerstoffinfusion ständig mit minimalem Wartungsaufwand.

Weicher Anzug

Der weiche Anzug hingegen könnte praktikabler sein. Ich würde es mit einer Art Rucksack ausgestattet sehen, der eine Stromversorgung, ein Paar kleine Pumpen und ein Reservoir mit sauerstoffbeladenen Mikropartikeln enthält . Wahrscheinlich auch ein Sensor, um den Blutsauerstoffgehalt des Trägers zu erfassen. Wenn der Anzug erkennt, dass Ihr Sauerstoffgehalt niedrig wird, schaltet er die beiden Pumpen ein, eine, um Mikropartikel hinzuzufügen, und die andere, um überschüssige Flüssigkeit zu entfernen, um das auszugleichen, was hineingepumpt wird (es ist nicht viel). Bei diesem Aufbau dauert die Sauerstoffinfusion nur so lange, bis das Reservoir erschöpft ist. An diesem Punkt schleppen Sie zusätzliche 20 lb. (9 kg) Eigengewicht mit sich herum.

Injektion

Das Hinzufügen von Sauerstoff zum Blutkreislauf einer Person über eine Maschine ist kein einfacher Prozess. Am effizientesten wäre es, direkt in eine Hauptvene, wie z. B. die Femoralvene , zu injizieren . Dies ist jedoch gesundheitsgefährdend, da die Femoralarterie und -vene denselben Körperteil einnehmen und das Durchtrennen von beiden ein wirksames Mittel ist, um jemanden zu töten. Diese Aktivität wird nicht außerhalb des klinischen Umfelds durchgeführt, außer in Notfällen.

Fazit

Es ist also machbar, es gibt bereits Forschungsergebnisse, die dies unterstützen, und es würde die sauerstoffbezogene Leistung verbessern, aber es gibt erhebliche Risiken, die es unmöglich machen könnten.

Zusätzliche Lektüre: Populäre Mechanik

Sie werden nicht überrascht sein zu erfahren, dass das US-Militär Exoskelette untersucht hat, um Soldaten auf dem Schlachtfeld zu helfen. Mit der aktuellen Technologie zeigen die Ergebnisse deutlich , dass die Verwendung der Exo-Beine für den Soldaten anstrengender ist. Anstatt ihre Last zu erleichtern, macht es sie schlimmer! Das sagt etwas ziemlich deutlich darüber aus, dass 3 Milliarden Jahre Evolution ziemlich gut darin sind, uns zu optimieren, und die Schwierigkeit, dies zu verbessern. Ihr Szenario geht davon aus, dass mehr Blut bedeutet, dass den Muskelzellen mehr Sauerstoff zur Verfügung steht UND dass der limitierende Metabolit O _{2 ist}. Ich verweise Sie auf Wikipedia/Muskelermüdung für weitere Informationen. Sie werden feststellen, dass O2 nicht als Faktor erwähnt wird. Ich denke, die Antwort auf Ihre Frage läuft darauf hinaus: Für jemanden mit schlechter körperlicher Verfassung würde es wahrscheinlich sehr helfen. Für jemanden in ausgezeichneter körperlicher Verfassung würde es wahrscheinlich geringfügig helfen. Sie würden mehr Nährstoffe liefern – wie Phosphkreatin – und ich nehme an, dass mehr Stoffwechselabfälle entfernt werden. Die Frage ist, wo setzt du die Shunts? Nun, es gibt zwei offensichtliche Möglichkeiten: in die Femoralarterie (und Vene). Meine Güte, du solltest besser hoffen, dass nichts schief geht: Du kannst in Sekunden ausblutenwenn Sie Ihre Oberschenkelarterie durchtrennt haben. Die andere "offensichtliche" Wahl ist das Spleißen in die Aorta oder Iliakalarterie (und -vene). Wenn das nicht auch gefährlich klingt, dann passen Sie nicht auf. Es wird angenommen, dass Körperschutz die femorale Ausblutungsrate erhöht hat, ich weiß nicht warum. Theoretisch scheint es mir soZwei Herzen (wenn sie richtig koordiniert sind, ein großes Wenn) könnten besser sein als eines - und das ist ein Teil dessen, worüber wir sprechen. Ob sie in der realen Praxis gut genug koordiniert wären, ist eine andere Frage. Und Sie würden das zusätzliche Gewicht der Pumpe, des Filters, der Nährstoffe, der Steuer- und Überwachungsschaltkreise benötigen – die so gebaut sind, dass sie so effizient sind wie ein System, das (durch Versuch und Irrtum) über 3 Milliarden Jahre entwickelt wurde. Aber nehmen wir an, wir züchten ein menschliches Herz, Lunge, Nieren, Leber (alle ohne Zweifel genetisch verändert/vergrößert) und legen sie in eine Kiste auf deinem Rücken und haken dich dann über ein ernstes Loch in deinem Bauch (bakterielle Infektionen, irgendjemand? ) und du verdoppelst vielleicht deine aktuelle Ausdauer – hey, warum nicht verdreifachen? Da stellt sich die Frage: Aus welchem ​​Grund? Wir sind sowieso nicht die besten Lauftiere.

Der Hauptgrund für kardiovaskuläre Erschöpfung beim Laufen (insbesondere zu Beginn) ist der Abbau von Kohlendioxid, nicht Sauerstoffmangel. Ihr Blut-O2-Spiegel lässt sich normalerweise beim Einatmen leicht genug aufrechterhalten, was Sie spüren, ist eine CO2-Ansammlung, die Sie dazu zwingt, häufiger auszuatmen. Versuchen Sie, sich auf ein stärkeres Ausatmen zu konzentrieren, wenn Sie sich beim Laufen müde fühlen.

Wie andere bereits gesagt haben, kommt wahrscheinlich als nächstes ein niedriger Glykogenspiegel, und das kann in nur 2-3 Stunden der Fall sein. Und danach echte Muskelermüdung.

Nein. Sauerstoff ist nur ein Faktor bei der Energieerzeugung zum Laufen. Das andere ist Treibstoff. Wenn Sie den Kraftstoffstand in Ihrem Körper nicht aufrechterhalten können (siehe Artikel darüber, wie Sie beim Langstreckenlauf Kraftstoff tanken, um „Bumsen“ zu vermeiden), spielt es keine Rolle, wie viel Sauerstoff Sie haben – es gibt nichts, was verbrennen könnte.

Es geht um die Ansammlung von Milchsäure ...

Wie Laurent Messonnier von der University of Savoie erklärt, besteht der Unterschied darin, dass Ihre aerobe Kapazität ein Maß für die Leistung Ihres Herz-Kreislauf-Systems ist, während Ihre Laktatschwelle Ihre Fähigkeit ist, Laktat aus Ihrem Blut zu entfernen und es wieder in Energie umzuwandeln.

Vielleicht kann Ihr Anzug die Milchsäure irgendwie ableiten, damit die Muskeln des Körpers weiterhin mit Höchstleistung arbeiten können?