"Existujú ľudia, ktorých práca - leží vo vani": ako študovať vplyv stavu beztiaže na zdraví astronautov

Existujú ľudia, ktorých práca - leží vo vani. Ľahnite si na hodiny, dokonca aj dni na konci (a dostať za to zaplatené). Avšak, nie im závidím - hovoríme o účastníkov zložitých vedeckých experimentov, v ktorých lekári z Ústav biomedicínskeho problémov Ruskej akadémie vied štúdie ľudských podmienok expozície podobné podmienky beztiaže. Sama o sebe táto skúsenosť, as každou dlhší pobyt vo vesmíre, čo vedie k zlyhaniu organizmu.

O tom, ako a prečo bol vynájdený formou "suché" ponorení a aké výsledky výskumu to umožňuje získať, spýtali sme sa hovoriť zamestnancov IBMP RAS lásky Ilju Amirove a Rukavishnikov. Okrem toho odporúčame zoznámiť s účastníkmi denník "ponor", ktorá trvala päť dní, inžinier a popularizátor kozmonautiky Alexander Khokhlov. Záznamy boli vykonané priamo v čase experimentu.

---

Pobyt vo vesmíre, a to aj na dobre chránenom priestore lode, čo nepriaznivo ovplyvňuje zdravie astronautov. V kozmických letov takmer všetko pre telo cudzie a nepriateľský - zvýšená radiácia pozadia, Microgravity, izolácia, umelé atmosfére a osvetlenie, a monotónnosť zmyslových podnetov riadiť v túžbu po domove. Medzi týmito faktormi je špecifická iba mikrogravitácii kozmického letu a ťažko reprodukovateľné v pozemných podmienkach.

Na úsvite éry prieskumu vesmíru bol považovaný za hlavné nebezpečenstvo nie je mikrogravitácia a preťaženie, a to je pre neho aktívne pripravujú kozmonautov. S rozvojom technológií rokmi stal sa viac a viac perzistentné, a v júni 1970, sovietska kozmonauti Andrian Nikolayev a Vitalij Ivanovič Sevastianov aby sa prvý dlhý 18-dňové kozmický let, nastavte záznam po celú dobu kontinuálneho filtra, a sa vrátil k Zemi... nemôže stať a chodiť. Stav astronautov bolo deprimujúce: svalová atrofia, negatívne reakcie zo strany kardiovaskulárneho systému.

Táto situácia ma viedlo k dvom záverom vedcov. Po prvé, že je potrebné vyvinúť preventívny systém (až taký opäť stane!), A po druhé, štúdium vplyvu stavu beztiaže na ľudský organizmus (s cieľom pochopiť základné zákony vplyvu beztiaže). Bolo jasné, že bez veľkého množstva údajov o zmenách v jednotlivých orgánových systémov vyslať astronautov do vesmíru, je nemožné. Ale ako študovať vplyv stavu beztiaže na ľudský organizmus bez priestoru?

Ponorenie v stave beztiaže

Čo robiť vedci našli Solomonic riešenie tohto problému - simuláciu stavu beztiaže na Zemi. Takéto simulujúce spaceflight experimenty s názvom model (alebo modely) a ich účinok na telo podobné účinkom beztiaže. Vzhľadom k tomu, hlavné faktory, ktoré ovplyvňujú stav astronautov, stanú fyzicky vykladanie, posuny tekutiny a nedostatok podpory, a oni tvorili základ modelových pokusoch.

V modernej vede, nie jeden model experiment nemožno úplne reprodukovať podmienky beztiaže, takže V závislosti na tom, čo vedci v pláne študovať starostlivo vybraný predmet štúdia a experimentálne Model. Pomerne často sa v úlohe "predmety" sú laboratórne zvieratá, ako sú myši a potkany, ale najcennejšie informácie, ktoré majú dať experimenty modelu na ľudí - dobrovoľníci testované.

Štúdium vplyvu stavu beztiaže na ľudský organizmus, existuje niekoľko spôsobov. Napríklad to môže byť vykonané v incidente po parabolické trajektórie rovinou. To je práve doba beztiaže fázy v tomto prípade je tak malá, že nemôžeme hovoriť o dlhodobých účinkoch.

K dosiahnutiu silnejší účinky môžete len tak ležať na posteli, v ktorom bude koniec hlavy vynechaný. Pokoj na lôžku povedie k svalovej atrofii a trvalých krvi ponáhľa do hlavy prinesie kardiovaskulárny stav pacienta, ktorý má to astronaut. Avšak, lož bude mať dlhú dobu - aspoň niekoľko týždňov, výhodne niekoľko mesiacov.

Najneobvyklejší a zároveň najviac približný k účinkom nulovou gravitáciou modelu - na "suché" ponorenie (z angličtiny. ponorenie - "ponorenie"), v ktorom je človek po dobu niekoľkých dní alebo týždňov ponorený do vody.

Vynález, nasledujúci model pozorovanie pomohol - dlhý pobyt vo vode pôsobí na ľudské telo podobné beztiaže spôsobom. Prvé ponorenie ponorenie boli "mokrý" - predmety boli v bazéne so sladkou vodou po dobu niekoľkých dní.

Na jednu stranu, vedci špekulujú o podobnosti boli potvrdené pozorované zmeny, ale na druhú stranu, vzhľadom k neustálemu kontaktu s vodou u ľudí doslova začali odlupovanie kože. Testery dobrovoľníci nepomohlo ochrannú masť, a vedľa bazéna sčernelo z nasevshego nimi a oxidované mazu. Tiež predmety, ktoré nie sú utopili, to bolo zakázané spať v bazéne a na dozorných lekárov boli nútené ukončiť svoju brázdu.

Bolo jasné, že experiment v takýchto podmienkach nie je možné modelovať a potrebuje výrazné zlepšenie. Najelegantnejší verziu svojho zlepšenie bola ponúknutá na Ústavu biomedicínskeho Problémy E. B. Shulzhenko a I. F. Wil Williams na začiatku 70. rokov. Pool vzťahuje nepremokavé tkaniny veľkú plochu, aby subjekt bol úplne ponorený vo vodnom stĺpci, ale nedotýka stien a dna nádoby. Na povrchu zostali len hlavu a ruky subjektu.

Režim "Hlava profesora Dowell", pod prísnym dohľadom lekára a výskumníci dobrovoľných životov počas experimentu. Výnimkou je pri večernom hygienu - Špina nie je vo veľkej úcte medzi vedcami. Pred spaním testu vyberie z ponorné kúpele, ponorené do pomyvochnaya nosidlách a prevezený do sprchy. "Relax" nemá nič viac než 15 minút na ťažkom pracovnom dni. Od modelu "na sucho" ponorenie aplikovať prakticky bez zmien.

V priestore, dobre, že svet je lepšie

Muž, ďaleko od kozmického biológiu, by sa mohlo zdať, že viac ako 55-ročnú históriu posádkou výskumu vesmíru človeka vo vesmíre študoval široko ďaleko. Ale to je len čiastočne pravda.

Áno, základné zákony, ktoré sa dejú na astronauta v lete, sú známe - v stave beztiaže inak pracuje srdce a cievy, znižuje množstvo tekutiny v tele, tam sú svalová slabosť a motor ilúzie. Ale žiadny vedec vám povie, že všetky otvorené zmeny sú podrobne popísané a nevyžadujú ďalšie štúdium.

Napriek tomu, že v priestore majú na stovky ľudí, najrozsiahlejšie biologické prieskumy zriedka zahŕňajú viac než 15-20 astronautov. Aj taká malá, pokiaľ ide o štatistické analýzy, skupina trvá niekoľko rokov prípravných prác, často vytvára nové zariadení (vhodný pre splnenie požiadaviek prísnych Medzinárodnej kozmickej stanice) a výcvik kozmonautov všetkých jemnosťou biologickej prieskumy.

Ďaleko od zhonu štúdií zemín sú pokojnejšie a meria - obvykle po dobu jedného roka v jednom experimente plechovke podieľajú tri až päť astronautov a od začiatku hypotézy k jeho ovocie, takže to môže trvať Pol tucta rokov.

Mnohé štúdie sú často vykonávané súbežne, a to ako v priestore a v "suchom" ponorení, ktorý nám umožňuje porovnať pozorované zmeny. Napríklad sa ukázalo, že sedem dní kozmického letu, a sedem dní ponorenie spôsobujú podobné zmeny v kardiovaskulárnom systéme súvisiacich so zmenami v rovnováhe tekutín v tele.

Takmer identické zmeny kozmického letu a ponorenie vyskytujú sa svaly: znížila ich tón a znižuje výkon. V oboch prípadoch to vedie k nedostatku podpory. Ako sa ukázalo, potrebnú podporu pohybového aparátu pre normálne fungovanie - kosť bez otrasov, ktoré sa vyskytujú na Zemi pri chôdzi a behu, stráca vápnik a stať krehký. V stave beztiaže krehké kosti nie sú nebezpečné, ale keď sa vrátite na Zemi, a v prípade preťaženia by mohlo dôjsť k zraneniu.

Pri absencii podpory motiváciu ovplyvňuje nielen kosti, ale aj svaly. Akonáhle je astronaut prejde do stavu beztiaže, svaly začnú strácať svoj tón, že počas niekoľkých týždňov a vedie k funkčným zmenám. Pod vplyvom na "suché" ponorení, to isté sa deje - od jedného dňa stratiť svalový tonus a silu, a po vybratí z ponorení skúšobnej cítiť ako ryba na suchu.

Jednosmerné zmeny umožňujú vedcom vykonať podrobnejšie testy na Zemi, uvoľní čas pre iné úlohy astronautov.

Ďalším dôležitým faktorom kozmického letu - pokles telesnej aktivity. Napriek tomu, že každý deň astronauti vykonať veľké množstvo práce docela aktívne pohybovať pri staniciach a zapojiť sa do telesné cvičenie, zaťaženie na teleso zostáva v podstate menej zemeguľu. Všetko, s ktorými by sa ovplyvňujú, nemá žiadnu váhu, a to aj sami. Preto, aby sa dosiahol cieľ na motor vyžaduje veľmi málo svalovej námahe.

V súvislosti s ponorenie zakázané testera generujú zbytočné svalovej námahe, a to bolo prísne sledované vedci. Na oplátku, predmetom dostane príkaz od 3-4 osôb vykonávajúcich ako džínsy, ich potrieb a prianí.

Je dôležité si uvedomiť, že aj napriek pokrokom v technológii, nie všetky štúdie môžu byť vykonávané v priestore. V modeli "suchých" ponorení týchto výrazne menej obmedzení. Napríklad magnetická rezonancia (MRI skenera na obežnej dráhe - Znie to fantastické!) A transkraniálna magnetická stimulácia beztiaže sa nevykonáva ani raz, ale vďaka údajmi získanými v ponorení vedci má predstavu o tom, čo môže očakávať v space.

Tam sú tie štúdie, ktoré tvrdenie je nielen technicky obtiažne, ale tiež so sebou nesie riziko pre astronautov. Napríklad pripomenúť biopsia - odstránenie malého kúsku tkaniva. Táto štúdia vyžaduje sterilných podmienok skúseného operatéra a ruky, ale aj so všetkými podmienkami je len malá šanca komplikácií. Pre kozmonautov na obežnej dráhe to zbytočné riziko. Avšak, tieto štúdie budú vykonávané v ponorení a pozývajú preskúmať tajomstvo mimoriadne ťažké usporiadané kostrového svalstva.

vyššia

Hovoriť presne to, čo výsledky možno dosiahnuť vďaka "suchej" modelu ponorenie prebývať na sériu experimentov zameraných na štúdium bolesti chrbta a zvyšujú rast astronautov pri prechode na beztiaže.

Bolesti chrbta sa vyskytujú v astronautov v prvých dňoch letu, rovnako ako pri skúške na "suché" ponorenia. Predchádzajúce štúdie nepreukázala, že v podmienkach stave beztiaže v dôsledku zmien transport živín medzistavcových platničiek zvyšuje, a v rámci svojich štruktúr nahromadené kvapaliny. Okrem toho, bolesť môže byť vzhľadom k vplyvu na citlivých koreňov miechy v dôsledku nárastu dĺžky chrbtice.

Príčinou týchto porúch, ako je znázornené na základe štúdií uskutočnených v SSC RF - IBMP RAS v priebehu niekoľkých rokov, môže dôjsť k zníženiu svalového napätia, zadné extenzormi. Predpoklad prítomnosti svalov podieľajúcich sa na udržiavaní držanie tela, sa predložený V. S. Gurfinkel ešte v roku 1965.

Zmena tónu v svaly - nohy extensor pravidelne zaznamenaná v predchádzajúcich štúdiách modelovania. Tak tam boli dôvody k predpokladu, že za stavu beztiaže tiež znižuje svalový tonus chrbát, že podieľajú na udržiavaní pozíciu vo svete (nazývajú sa "vo vnútri"), kde je gravitačná záťaž spôsobuje im zostať v dobrom stave.

Pre testovanie tejto hypotézy, série simulačných experimentov s "suché" ponorení s rôznou dĺžkou trvania - od šiestich hodín až päť dní. Súčasne študoval svalový tonus chrbát s meraním ich priečnu tuhosť; paralelné rezonančné prostriedky Vibrographs, miotonometry MRI skúmané zmeny chrbtice. Okrem toho vedci merali výšku a charakter rozvíjajúcich hodnotená bolesť.

Výsledky ukázali, že sa bolesť nesúvisí s koreňovej bolesti, a je svalová v prírode, bez ožiarenia. Pobyt v výboja gravitácie je sprevádzaná zníženou tónom (alebo priečnej tuhosti) stavebníkov, patriaci do skupiny posturálne svaly, ako to urobiť v prvých hodinách a dňoch, tento proces pokračuje, najmä výrazom.

Tieto zmeny viedli k rýchlejšiemu rastu astronautov v podmienkach mikrogravitácie. V bedrovej chrbtice, v súlade s MRI, zvýšenie výšky medzistavcové platničky a vyhladenú bedrovej lordózy.

Výskumná skupina, ktorá používa prostriedok prevencie, ako je napríklad kostýmov axiálne zaťaženie "Penguin" a hardvérové ​​komplexné Miostimulace a vyhodnotenie závažnosti bolesti, rovnako ako zvýšené ceny boli nižšie v porovnaní so skupinou "čisté" ponorenie bez použitia prostriedkov prevencia.

Nielen pre priestor

Model "suché" ponorení celkom dobre reprodukuje kozmickej rušenie, ale iné ako to, že stále viac a pomáha bojovať proti niektorým chorobám. Napríklad ponorné vane samozrejme prináša úľavu ľuďom s nadmerne zvýšeným svalovým napätím a bráni im plne pohybu.

Vezmite ponornú kúpeľ - dobrý spôsob, ako znížiť krvný tlak. Mechanizmus spôsobu je jednoduchá: okolitej osoba stlačí vody z ciev krvi a lymfatických v centrálnom periférneho prietoku krvi, To je vnímaný v tele ako nadbytok tekutiny a vedie k jeho odstráneniu (prirodzene - časté močenie) a nižšie Tlak. Mimochodom, za účelom dosiahnutia tohto efektu je ponorenie nie je nutné byť "suché" - možno mnohí si všimli, že v priebehu plavby začne chcieť na záchod, a teraz viete, prečo.

Modelové pokusy boli vykonávané v špeciálnych lekárskych alebo vedeckých pracovísk vybavených unikátne zariadenie pod dohľadom vysoko kvalifikovaných výskumných pracovníkov. V súčasnej dobe je SSC RF - IBMP RAS experimentuje s použitím päťdňového "suché" ponorenia.

Zaujímavé je, že zmeny, ktoré sa vyskytujú v tele ponorení môže simulovať nielen lety do vesmíru, ale aj stav senilnej sarcopenia - vekom súvisiace atrofiou kostrového svalstva. Toto ponorenie sa používa pre prvýkrát nízkofrekvenčné electromyostimulation svaly na nohách, ktorých cieľom je zabrániť nepriaznivým zmenám vo svaloch. Štúdia o mladej, ale detrenirovannyh testovaných dobrovoľníkov bude vybraný z najúčinnejších protokolov elektrickou stimuláciou.

Po ukončení skúšky ponorení musí prejsť radom testov, ktoré hodnotia, ako zmenený svalový tonus, ich štruktúra, ako aj vertikálny stojan a dobrovoľníci chôdze.

Publikácie, venovanej lekárskych a biologických experimentov v priestore a ich modelovanie, sú zriedkavé. Tento článok bol považovaný iba malá časť týchto rozsiahlych tém, vrátane zdravia astronautov na palube stanice, vypustenie satelitov, obytné zvieratá, modelové experimenty zahŕňajúce primátmi a vesmírnej technológie pri rehabilitácii pacientov.

literatúra

I. B. Kozlovsky, D. A. Maksimov, Yu I. Voronkov, MI Sund, V. N. Ardashev, IA G. Dorogan-Sushchev, IA V. Rukavishnikov. Zmeny v oblasti bedrovej chrbtice a akútnej bolesti chrbta pri osvitu 3denný "suché" ponorení // Kremlin medicíny. Klinická Gazette. — 2015. — № 2.

I. V. Rukavishnikov, LA E. Amirove, T. B. Kukoba, E. S. Tomilovskaya, IA B. Kozlovsky. Ovplyvňovať gravitačné vykládky tón svaly chrbta // Human Physiology. — 2017. — № 3.