Dr Ronan Lordan dari RCSI University of Medicine and Health Sciences membahas efek penerbangan luar angkasa pada ritme sirkadian dan apa yang dapat diajarkan hal ini kepada kita tentang tidur.
Versi artikel ini awalnya diterbitkan oleh The Conversation (CC BY-ND 4.0)
Di Bumi, kebanyakan dari kita jarang memikirkan tentang sinyal yang menjaga jam internal kita tetap selaras. Matahari terbit, siang hari berganti, kegelapan datang dan pagi datang kembali.
Tubuh kita telah berevolusi seiring dengan siklus sekitar 24 jam ini. Cahaya adalah salah satu sinyal terkuat yang digunakan tubuh kita untuk menyinkronkan jam sirkadian. Namun apa jadinya jika matahari tidak lagi memberikan jadwal yang dapat diandalkan?
Sebuah pesawat ruang angkasa mengorbit Bumi kira-kira setiap 90 menit, sehingga astronot mengalami sekitar 16 kali matahari terbit dan terbenam setiap 24 jam. Mereka tidak bisa tidur setiap kali matahari menghilang – namun tubuh mereka tetap perlu mengetahui kapan waktunya untuk tidur, bangun, makan, berolahraga, dan bekerja.
Hal ini menjadikan penerbangan luar angkasa lebih dari sekadar tantangan teknis. Ini adalah eksperimen luar biasa dalam biologi manusia – yang dapat mengungkap apa yang terjadi ketika isyarat lingkungan yang biasanya mengatur tidur kita hilang.
Tidur diperkirakan dikendalikan oleh dua sistem biologis yang saling berinteraksi. Salah satunya adalah jam sirkadian, yang membantu menentukan kapan otak mengharapkan tidur dan terjaga. Yang lainnya adalah tekanan tidur, yang secara bertahap meningkat seiring lamanya kita tetap terjaga dan menghilang saat kita tidur. Biasanya, sistem ini bekerja sama. Namun jet lag, kerja shift, dan penerbangan luar angkasa dapat memisahkan mereka.
Seorang astronot mungkin kelelahan setelah berjam-jam terjaga tetapi masih kesulitan untuk tidur karena sistem sirkadian mereka memberi sinyal bahwa hari sudah siang. Merasa lelah dan siap secara biologis untuk tidur tidak selalu sama. Perbedaan ini adalah salah satu pelajaran terpenting yang dapat diajarkan penerbangan luar angkasa kepada kita tentang tidur.
Penelitian di bidang kronobiologi dan ilmu tidur telah menunjukkan bahwa dengan hati-hati mengatur jadwal astronot seputar olahraga, makan, pencahayaan yang disesuaikan, dan jadwal kerja dapat membantu mengimbangi beberapa dampak negatif dari kurang tidur dan gangguan sirkadian. Pencahayaan buatan juga dapat dikontrol untuk memberikan isyarat lingkungan yang lebih tepat.
Namun ada satu hal yang perlu diperhatikan: memberi astronot waktu untuk tidur tidak berarti mereka akan tidur. Astronot secara tradisional diberi kesempatan tidur sekitar delapan setengah jam setiap hari dalam penerbangan luar angkasa. Namun penelitian terhadap berbagai jenis misi menunjukkan bahwa misi tersebut seringkali hanya memakan waktu sekitar enam hingga enam setengah jam.
Diulangi malam demi malam, kesenjangan itu menjadi pembatasan tidur yang kronis. Penelitian di Stasiun Luar Angkasa Internasional telah menghubungkan pola tidur harian enam jam atau kurang dengan penurunan kewaspadaan yang terukur – kemampuan untuk memperhatikan dan merespons informasi penting dengan andal. Dalam lingkungan di mana sinyal yang terlewat dapat menimbulkan konsekuensi serius, tidur bukan sekadar masalah kenyamanan – namun merupakan bagian dari keselamatan misi.
Seberapa besar tidur bergantung pada waktu?
Bagian favorit saya dari misi terbang lintas bulan Artemis II NASA pada bulan April 2026 adalah ketika anggota kru dibangunkan setiap hari oleh musik yang dipilih oleh para astronot dan keluarga mereka. Suatu pagi, astronot Amerika Christina Hammock Koch menegur NASA karena menghentikan Pink Pony Club yang dibawakan Chappell Roan sebelum bagian refrain.
Musik adalah tradisi yang meningkatkan moral dan bukan pengobatan harian. Namun para astronot juga mengenakan monitor gerakan dan tidur yang dipasang di pergelangan tangan sebagai bagian dari penelitian Artemis Research for Crew Health and Readiness NASA sebelum, selama dan setelah misi. Hal ini memungkinkan para peneliti untuk memeriksa bagaimana tidur dan aktivitas berubah selama pelatihan, penerbangan luar angkasa, dan pemulihan di Bumi – serta pengukuran kognisi, perilaku, dan kinerja tim.
Misi seperti Artemis II, bersama dengan simulasi Mars NASA yang sedang berlangsung, menawarkan para ilmuwan jendela yang tidak biasa menuju tidur manusia. Daripada memperlakukannya sebagai sesuatu yang terjadi ketika kita lelah, penelitian luar angkasa menyoroti betapa banyak tidur bergantung pada waktu.
NASA tidak hanya mengamati gangguan tidur. Mereka juga sedang menguji cara untuk mencegahnya – seperti apakah memutar pink noise (sinyal audio yang berisi semua frekuensi yang dapat didengar manusia, namun dengan frekuensi yang lebih rendah terdengar lebih keras dan frekuensi yang lebih tinggi terdengar lebih lembut) melalui ikat kepala selama empat jam di siang hari dapat meningkatkan kewaspadaan selanjutnya.
Studi pendahuluan, yang melibatkan 14 orang dewasa sehat, tidak menemukan perbedaan dalam inersia tidur atau perhatian waspada antara kondisi kebisingan merah muda dan kontrol selama 40 menit pertama setelah bangun tidur.
Pertukaran tidur luar angkasa
Di pesawat ruang angkasa, cahaya diperlakukan sebagai bagian dari sistem pendukung kehidupan biologis. Cahaya putih yang diperkaya dengan warna biru dapat mendukung kewaspadaan dan membantu menyinkronkan jam sirkadian selama jam bangun yang dijadwalkan, sementara cahaya yang lebih redup dan tanpa warna biru dapat membantu mempersiapkan otak untuk tidur.
Namun hal ini menciptakan trade-off rekayasa yang tidak terduga. Pengujian terbaru yang didukung NASA menemukan bahwa pencahayaan sebelum tidur memungkinkan produksi melatonin lebih besar, namun mengganggu diskriminasi warna. Oleh karena itu, pengaturan cahaya yang menguntungkan sistem sirkadian mungkin tidak cocok ketika astronot perlu mengidentifikasi kontrol, peralatan, atau sinyal peringatan dengan kode warna.
Kafein dapat melindungi beberapa aspek kinerja saat astronot yang kurang tidur harus tetap waspada, namun kafein juga terbukti mengganggu tidur yang mereka perlukan agar dapat bekerja dengan baik keesokan harinya.
Di luar angkasa seperti di Bumi, kafein dapat menyelesaikan satu masalah untuk sementara waktu dan secara diam-diam membantu menciptakan masalah berikutnya.
Melampaui hari-hari Bumi
Tantangan berikutnya bahkan lebih mendasar: apa yang terjadi ketika manusia berhenti hidup sesuai dengan hari Bumi? ‘Sol’ Mars berlangsung sekitar 24 jam, 40 menit. Tambahan 40 menit itu mungkin terdengar sepele, namun bagi sistem sirkadian manusia, hal ini menghadirkan masalah penjadwalan yang terus-menerus.
Pada akhir September 2026, empat orang awak simulasi Chapea Mars terbaru NASA selama setahun dijadwalkan berpindah dari jadwal 24 jam berbasis Bumi ke hari Mars yang lebih panjang. Para kru sekarang diperkirakan akan tetap berada di waktu Mars sampai misi tersebut, yang berbasis di Johnson Space Center di Houston, Texas, berakhir pada 31 Oktober.
40 menit mungkin terdengar sepele, namun berulang kali menunda waktu tidur dan bangun berarti terus meminta sistem sirkadian untuk melakukan penyesuaian. Penjelajah Mars di masa depan mungkin akan mengalami jet lag paling nyata yang bisa dibayangkan – tidak hanya bepergian melintasi zona waktu, namun juga melakukan perjalanan antar hari di planet ini.
Oleh Ronan Lordan
Dr Ronan Lordan adalah peneliti yang berspesialisasi dalam biologi sirkadian, penuaan, metabolisme, dan farmakologi nutrisi. Dia sedang melakukan NeuroAdapt Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Postdoctoral Fellowship dengan FutureNeuro Research Ireland Centre for Translational Brain Science dan School of Pharmacy and Biomolecular Sciences di RCSI University of Medicine and Health Sciences.
Beasiswanya berfokus pada mengungkap bagaimana ritme sirkadian berkontribusi terhadap gangguan bipolar, bekerja sama dengan Prof Annie Curtis dan Dr Cristina R Reschke.