Подготовка космонавтов в ЦПК и их работа на орбите подразумевает активное участие в медицинских исследованиях. Космос – непривычная и даже опасная для человека среда, которая может оказать негативное воздействие на состояние здоровья. Поэтому специалисты Центра подготовки космонавтов совместно с институтом медико-биологических проблем РАН и организациями Роскосмоса занимаются научной работой, призванной профилактировать и минимизировать неблагоприятные последствия длительных космических полётов.

Известно, что в условиях микрогравитации происходит перемещение жидких сред организма в краниальном направлении, то есть они смещаются в верхнюю часть тела, ближе к голове. Купол  диафрагмы смещается в грудную клетку, изменяются лёгочные объёмы. Кровь перемещается от нижних конечностей в брюшную полость и грудную клетку. Всё это приводит к таким нарушениям в дыхательной системе космонавта, которые могут приводить к нарушениям вентиляционной и газообменной функции лёгких.

Раскрытие физиологических механизмов этих изменений может быть использовано в практике космической медицины для контроля за состоянием вентиляционной функции лёгких космонавтов, расширяя существующие представления об особенностях адаптации организма человека к условиям длительных космических полётов.

Алексей Овчинин и Иван Вагнер приняли участие в медицинском эксперименте «Форсированный выдох». Он направлен на акустическую оценку вентиляционной функции лёгких в условиях космического полёта.

Космонавты по очереди надевали аппаратуру.  Это датчик, который регистрировал шумы при форсированном выдохе, т.е. выдохе, который осуществляется с максимальным усилием. Блок подготовки сигналов, который нужен для их усиления и преобразования в цифровой формат, а также индивидуальный носовой зажим. Полученные данные сохраняются для дальнейшего их анализа специалистами.

В рамках эксперимента должны быть выполнены три предполётных сеанса: за 35, 25 и 15 суток до старта. Затем на орбите космонавты будут проводить манипуляции, записывать, сохранять  и передавать на Землю полученные данные самостоятельно. Количество сеансов зависит от длительности экспедиции. В первый месяц полёта – 5 сеансов на 3,5,7,9 и 11 сутки, в последующие месяцы ­– сеансы с интервалом 30 суток. После приземления экипажу также предстоит пройти три обследования: на 3–4, 10–12 и 20–22 сутки после завершения космического полёта.

Затем Алексея Овчинина и Ивана Вагнера ждал медицинский эксперимент «Эндотелий».  В его рамках изучается роль геомагнитосферы Земли в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний. Во время проведения этого исследования будут получены новые данные об изменениях состояния сердечно-сосудистой системы при различных уровнях геомагнитной обстановки на борту РС МКС и на Земле. Прежде всего, специалистов интересует состояние микроциркуляторного русла (это система мелких кровеносных сосудов) и сравнение показателей, полученных на борту орбитальной станции и на Земле.

Во время медицинского эксперимента у космонавтов с помощью датчиков записали электрокардиограмму, а с помощью пневмоманжеты для пальца, запястья и плеча собрали данные по артериальному давлению, частоту пульса, зафиксировали эндотелиальную функцию (изменение в процентах средних значений амплитуд пульсовых волн после пережатия относительно средних значений пульсовых волн до пережатия).

Исследование предусматривает три предполётных сеанса: за 60, 40 и 20 суток до старта. Во время работы на МКС космонавты должны будут выполнить не менее 10 сеансов эксперимента самостоятельно и передать записанную информацию на Землю. Первое измерение они должны провести на 7–10 сутки полёта, далее с интервалом 12–14 дней.  После возвращения из космического полёта, на 2–3, 6–7 и 19–20 сутки экипаж  также пройдёт три измерения показателей.

По данным ВОЗ, во всем мире смертность от сердечно-сосудистых заболеваний  занимает первое место. Полученные в космическом полёте данные позволят повысить качество профилактики и терапии этой патологии. Также информация о влиянии геомагнитосферы Земли на организм космонавтов при различной солнечной активности даст возможность усовершенствовать систему безопасности космических полётов.

Ещё один важный медицинский эксперимент, в котором участвовали космонавты, это «Нейро-Омега». Исследование посвящено изучению нейрофизиологических особенностей функционирования центральной нервной системы членов российских членов экипажей МКС до и после длительного пребывания в невесомости.

Космонавты надевали шлем с вмонтированными в него электродами, которые обеспечивали получение электрофизиологических показателей с поверхности кожи головы. Эти данные нужны специалистам для оценки текущего состояния центральной нервной системы, определения уровня тревожности. 

Эксперимент проводится в два этапа: до и после космического полёта. Экипаж проходит исследование за 60 и 20 суток до старта, а после возвращения на Землю – на 8–12, 18–21 и 60–90 сутки после посадки.