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Ein Jahr in der Antarktis – Medizin am Limit

Was passiert mit der Physiologie und  der Psyche von Menschen, wenn sie monatelang in völliger Abgeschiedenheit und unter extremen Umweltbedingungen leben? Die Ärztin Jessica Studer hat dazu in der Antarktis geforscht.

Ohne warme Kleidung geht nichts: die Ärztin Jessica Studer in der Antarktis. Bild: IPEV/PNRA/ESA
Ohne warme Kleidung geht nichts: die Ärztin Jessica Studer in der Antarktis. Bild: IPEV/PNRA/ESA

Die Antarktis gilt als einer der lebensfeindlichsten Orte der Erde. Extreme Kälte, monatelange Isolation, völlige Dunkelheit im Winter sowie eine Höhe von über 3200 Metern über dem Meeresspiegel machen den antarktischen Kontinent zu einem einzigartigen Labor. Seit über 20 Jahren dient die französisch-italienische Forschungsstation Concordia als analoges Modell für Langzeit-Raumfahrtmissionen, denn Stressfaktoren wie extreme Isolation, chronische hypobare Hypoxie, eingeschränkte medizinische Ressourcen, zirkadiane Desynchronisation und hohe Autonomieanforderungen machen die Antarktis zu einer weltraumähnlichen Umgebung.

Völlig isoliert von der Aussenwelt

Ein Jahr lang durfte ich auf dem sogenannten «White Mars» verbringen. Als Forschungsärztin war ich für zahlreiche biomedizinische Experimente verantwortlich, die von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) ausgewählt wurden. Meine Probandinnen, Probanden und ich – eine Crew aus 13 Wissenschaftlerinnen, Wissenschaftlern sowie Technikern – lebten auf engstem Raum zusammen, vollständig isoliert von der Aussenwelt. Wir stellten uns dieser Herausforderung im Wissen, dass während der Wintermonate selbst im medizinischen Notfall keine Evakuierung möglich ist. Damit ist dieser Ort, obwohl auf der Erde, noch isolierter als die Internationale Raumstation (ISS) – kaum vorstellbar, oder? Das Leben auf «White Mars» stellt dabei nicht nur logistische, sondern auch erhebliche physiologische und psychologische Herausforderungen dar.

Spannende Kombination aus Umweltstressoren und sozialer Isolation

Ein zentrales Merkmal der Station ist die chronische hypobare Hypoxie. Der reduzierte Sauerstoffpartialdruck führt zu messbaren Anpassungen des kardiovaskulären Systems, der Atmung und der Hämatopoese. Gleichzeitig beeinflussen Schlafstörungen, zirkadiane Desynchronisation und anhaltender Lichtmangel die neurokognitive Leistungsfähigkeit. Die Kombination aus Umweltstressoren und sozialer Isolation macht Concordia zu einem besonders wertvollen Modell für zukünftige Missionen zum Mond oder zum Mars.

Biomedizinische Studien auf engstem Raum

Im Rahmen des Aufenthalts wurden zahlreiche biomedizinische Studien durchgeführt. Aufgrund der kleinen Probandenzahl ist jeder einzelne Datensatz von besonderem Wert, sodass man auch als Forschungsleiterin selbst Teil der wissenschaftlichen Untersuchungen wird. Die Mehrfachrolle als Ärztin, Studienleiterin und Crewmitglied erforderte eine klare Trennung zwischen klinischer Verantwortung, wissenschaftlicher Objektivität und dem privaten Leben auf der Station, was jedoch oft nicht ganz einfach war. Denn nicht selten wurde das biomedizinische Labor dabei ganz unauffällig auch zur psychologischen Sprechstunde.

Schlechter Schlaf und temporäre Veränderungen des Gehirns

Untersucht haben wir unter anderem Schlafarchitektur, autonome Regulation, kardiovaskuläre Anpassung, kognitive Leistungsfähigkeit, Immunreaktionen sowie psychische Resilienz.

  • Dabei zeigte sich, dass sich die extremen Umweltbedingungen insbesondere auf den Schlaf negativ auswirkten. Wir beobachteten eine erhöhte Schlaffragmentierung sowie einen gesteigerten nächtlichen Energieverbrauch. Zusätzlich trägt die chronische Hypoxie zur Beeinträchtigung der Schlafqualität und der nächtlichen Erholung bei.
  • Neben den physiologischen Effekten traten auch psychologische Anpassungsmechanismen auf, darunter das Phänomen der sogenannten «psychologischen Hibernation». Diese äussert sich durch Distanzierung und emotionale Abflachung und wird als mögliche Reaktion auf den anhaltenden Stress in isolierten, abgeschlossenen und extremen Umgebungen (ICE-Umgebungen) interpretiert.
  • Darüber hinaus konnten wir vorübergehende strukturelle Veränderungen des Gehirns beobachten, mit einer temporären Volumenreduktion der grauen und weissen Substanz. Besonders betroffen waren Hirnareale, die mit räumlicher Orientierung, sensorischer Integration sowie der Regulation von Wachheit und Aufmerksamkeit assoziiert sind. Diese neurostrukturellen Veränderungen sollen nun direkt vor Ort mittels eines portablen MRTs weiter untersucht und charakterisiert werden.
  • Besondere Aufmerksamkeit widmeten wir schliesslich auch der medizinischen Entscheidungsfindung unter Ressourcenknappheit. Diagnostische Möglichkeiten mussten wir auf das Wesentliche reduzieren, therapeutische Strategien sorgfältig abwägen. Diese Bedingungen ähneln in vielerlei Hinsicht zukünftigen interplanetaren Missionen, bei denen Kommunikationsverzögerungen und limitierte Versorgung eine hohe medizinische Autonomie der Crew erfordern.

Auswirkungen auf das Zwischenmenschliche

Auch die menschliche Dimension spielte eine zentrale Rolle. Langandauernde Isolation kann sich subtil, aber nachhaltig auf Teamdynamik, Motivation und emotionale Regulation auswirken und bei fehlenden Gegenmassnahmen rasch zu einem relevanten Risikofaktor werden.

Daher war es besonders wichtig, die Crew mental stabil und motiviert zu halten, denn die psychische Gesundheit der Crew trägt massgeblich zur Kohäsion der Gruppe bei; sie ist ein entscheidender Schlüsselfaktor für den Erfolg einer gemeinsamen Mission. Konfliktprävention, klare Rollenverteilung und strukturierte Tagesabläufe erwiesen sich als essenzielle Schutzfaktoren. Zudem wirkten sich gezielte Freizeitgestaltung, Sport und Abwechslung im streng routinierten Alltag positiv aus. Daher organisierten wir regelmässig Crossfit-Trainings und auch gelegentlich Wettkämpfe mit anderen Stationen in der Antarktis.

Ein zutiefst menschliches Abenteuer

Die zwölf Monate in vollständiger Isolation zeigten, dass der Mensch bemerkenswert anpassungsfähig ist – jedoch nicht unbegrenzt. Die Antarktis macht sichtbar, wo physiologische und psychologische Grenzen liegen und welche Gegenmassnahmen notwendig sind, um Leistung und Gesundheit langfristig zu erhalten. Ebenso deutlich wird jedoch, dass die Rückkehr in eine komplexe, reizüberflutete Umwelt mindestens ebenso herausfordernd sein kann wie die Isolation selbst.

Auch wenn sich der Fokus meiner Arbeit auf die Vorbereitung zukünftiger Mond- und Mars-Missionen richtet, handelt es sich bei der antarktischen Forschung um eine bidirektionale translationale Recherche: Erkenntnisse für die Raumfahrt fliessen unmittelbar in die Medizin auf der Erde zurück – etwa beim Verständnis von oxidativem Stress, immunologischen Veränderungen und mit Hypoxie assoziierten Erkrankungen – und umgekehrt.

Vor allem aber war «White Mars» für mich ein zutiefst menschliches Abenteuer: ein Spiegel der eigenen Grenzen und zugleich ein Symbol dafür, wie extreme Umgebungen Kreativität und Innovation fördern können. In der Reduktion auf das Wesentliche wird Komplexität neu bewertet, und oft erweist sich gerade das Einfache als die tragfähigste Lösung.