„Existují lidé, jejichž práce - leží ve vaně“: jak studovat vliv stavu beztíže na zdraví astronautů
Tváření / / December 19, 2019
Existují lidé, jejichž práce - leží ve vaně. Lehněte si na hodiny, dokonce i dny na konci (a dostat za to zaplaceno). Nicméně, ne jim závidím - mluvíme o účastníky složitých vědeckých experimentů, ve kterých lékaři z Ústav biomedicínského problémů Ruské akademie věd studie lidských podmínek expozice podobné podmínky beztíže. Sama o sobě tato zkušenost, as každou delší pobyt ve vesmíru, což vede k selhání organismu.
O tom, jak a proč byl vynalezen formou „suché“ ponoření a jaké výsledky výzkumu to umožňuje získat, zeptali jsme se mluvit zaměstnanců IBMP RAS lásky Ilji Amirov a Rukavishnikov. Kromě toho doporučujeme seznámit s účastníky deník „ponor“, která trvala pět dní, inženýr a popularizátor kosmonautiky Alexander Khokhlov. Záznamy byly provedeny přímo v době experimentu.
Pobyt ve vesmíru, a to i na dobře chráněném prostoru lodi, což nepříznivě ovlivňuje zdraví astronautů. V kosmických letů téměř vše pro tělo cizí a nepřátelský - zvýšená radiace pozadí, Microgravity, izolace, umělé atmosféře a osvětlení, a monotónnost smyslových podnětů řídit v stesk po domově. Mezi těmito faktory je specifická pouze mikrogravitaci kosmického letu a těžko reprodukovatelné v pozemních podmínkách.
Na úsvitu éry průzkumu vesmíru byl považován za hlavní nebezpečí není mikrogravitace a přetížení, a to je pro něj aktivně připravují kosmonauty. S rozvojem technologií lety stal se více a více perzistentní, a v červnu 1970, sovětská kosmonauti Andrian Nikolayev a Vitalij Sevasťjanov aby se první dlouhý 18-ti denní kosmický let, nastavte záznam po celou dobu kontinuálního filtru, a se vrátil k Zemi... nemůže stát a chodit. Stav astronautů bylo deprimující: svalová atrofie, negativní reakce ze strany kardiovaskulárního systému.
Tato situace mě vedlo k dvěma závěrům vědců. Za prvé, že je třeba vyvinout preventivní systém (až takový opět stane!), A zadruhé, studium vlivu stavu beztíže na lidský organismus (s cílem pochopit základní zákony vlivu beztíže). Bylo jasné, že bez velkého množství údajů o změnách v jednotlivých orgánových systémů vyslat astronauty do vesmíru, je nemožné. Ale jak studovat vliv stavu beztíže na lidský organismus bez prostoru?
Ponoření ve stavu beztíže
Co dělat vědci našli Solomonic řešení tohoto problému - simulaci stavu beztíže na Zemi. Takové simulující spaceflight experimenty s názvem model (nebo modely) a jejich účinek na tělo podobné účinkům beztíže. Vzhledem k tomu, hlavní faktory, které ovlivňují stav astronautů, stanou fyzicky vykládání, posuny tekutiny a nedostatek podpory, a oni tvořili základ modelových pokusech.
V moderní vědě, ne jeden model experiment nelze zcela reprodukovat podmínky beztíže, takže V závislosti na tom, co vědci v plánu studovat pečlivě vybraný předmět studia a experimentální Model. Poměrně často se v roli „předměty“ jsou laboratorní zvířata, jako jsou myši a krysy, ale nejcennější informace, které mají dát experimenty modelu na lidi - dobrovolníci testovány.
Publikování fragmenty záznamů, které v jeho Facebooku prováděny konstruktér kosmické přístroje RTC, popularizátor kosmonautiky Alexandr Khokhlov, kteří se zúčastnili experimentu „Účinnost nízkofrekvenční elektromagnetické kompatibility při prevenci svalového deconditioning, vyvíjí modelování pozemské prostředí kosmického letu“, který v březnu a dubnu letošního roku se konala na Ústavu biomedicínských problémů Ruské akademie věd (SSC RF - IBMP RAS).
26.března
Vyšší moc, nebo osud nemůže uniknout
„Dnes ráno zjistil, že test, který byl přede mnou, se udělalo špatně, byl jsem okamžitě povolán do IBMP a zadám o den dříve v experimentu. Ponorná lázeň jdu ve čtvrtek (první v druhé záložce). Dnes experimentovali, "Pose", "Oblast Test", "vidění", "dech", "H-Reflex", "Algometriya" a "Vulcan-I." Na „pohled“ Dal jsem závaží na očích (čtyři minuty), poté, co kapala analgetikum. Takže dříve jsme měřili nitrooční tlak na kosmonauty, a pak pokračoval ve vzduchu. "
29.března
Pojďme!
„Moje účast v experimentu se obrátil do nové fáze. Kolem 9:30 jsem se ponořila do lázně suchého ponoření po dobu pěti dnů.
Voda s příjemnou teplotu, uzavřený film, který se hodí mé tělo ze všech stran. To vykukoval jen hlavy a někdy i ruce. z filmu chrání tělo list, který se mění každý den. Oblečení: ponožky, šortky a tričko.
První den pokračuje neobvyklá. Nové pocity, které zhoršují v noci. Naše životy v suchých ponorných lázní doplňují podporu hodiny na pracovním brigády ze tří lidí: lékař, technik a technik.
Zde nudí není nutné, nahrazeny experimentu experimentem, každodenní momenty také nějakou dobu trvá. Ve večerních hodinách, začal první tříhodinový electromyostimulation. Její přítomnost - hlavní rozdíl mezi tímto experimentem v lázni suchého ponoření předchozí. Nízkofrekvenční EMC vám může pomoci překonat škodlivých účinků stavu beztíže na astronautů, stejně jako starší lidé s omezenou schopností pohybu a orientace ve světě. Stimulační podobá bod rytmický pat na stehna a holeně. "
Studium vlivu stavu beztíže na lidský organismus, existuje několik způsobů. Například to může být provedeno v incidentu po parabolické trajektorie rovinou. To je právě doba beztíže fáze v tomto případě je tak malá, že nemůžeme hovořit o dlouhodobých účincích.
K dosažení silnější účinky můžete jen tak ležet na posteli, ve kterém bude konec hlavy vynechán. Klid na lůžku povede ke svalové atrofii a trvalých krve spěchá do hlavy přinese stav kardiovaskulárního systému pacienta, který má to astronaut. Nicméně, lež bude mít dlouhou dobu - alespoň několik týdnů, s výhodou několik měsíců.
Nejneobvyklejší a zároveň nejvíce přibližný k účinkům nulovou gravitací modelu - na „suché“ ponoření (z angličtiny. ponoření - „ponoření“), ve kterém je člověk po dobu několika dnů nebo týdnů ponořen do vody.
Vynález, následující model pozorování pomohl - dlouhý pobyt ve vodě působí na lidské tělo podobné beztíže způsobem. První ponoření ponoření byly „mokrý“ - předměty byly v bazénu se sladkou vodou po dobu několika dnů.
Na jednu stranu, vědci spekulují o podobnosti byly potvrzeny pozorované změny, ale na druhou stranu, vzhledem k neustálému kontaktu s vodou u lidí doslova začaly odlupování kůže. Testery dobrovolníci nepomohlo ochrannou mast, a vedle bazénu zčernalo z nasevshego nimi a oxidované mazu. Také předměty, které nejsou utopili, to bylo zakázáno spát v bazénu a na dozorčích lékařů byly nuceny ukončit svou brázdu.
akutní adaptace
„První noc v ponorné lázni bylo obtížné. Usínal kolem 00:00, brzy jsem se probudil s podivným pocitem, že mi svírá vodu přes film, začala bolet záda, pak vytáhl žaludku (začal bobtnat). A nakonec jsem spal jen dvě hodiny ráno, a šest již podíval na strop.
V dopoledních hodinách do 10:00 v mé pokusy byly prováděny na lačný žaludek. Například SPLANH ve kterém ultrazvuk ukázal, že jsem měl v žaludku a střev hodně vzduchu. Dostatečný počet dní v lázni. Nemám chuť k jídlu. Na večeři, mám v plánu jen pít.
Vzhledem k tomu, doba úprav stále jen mluvit, je těžké číst a psát, takže v podstatě poslech hudby na sluchátka. Nuda není nutné se pozornost záchranných týmů nebo výzkumníků chybí.
A přesto dobře. Jeden experiment se nazývá „Kefír“, a ve večerních hodinách jsme šálek chutné a zdravé produktu. "
Bylo jasné, že experiment v takových podmínkách není možné modelovat a potřebuje výrazné zlepšení. Nejelegantnější verzi svého zlepšení byla nabídnuta na Ústavu biomedicínského Problémy E. B. Shulzhenko a I. F. Wil Williams na začátku 70. let. Pool vztahuje nepromokavé tkaniny velkou plochu, aby subjekt byl úplně ponořený ve vodním sloupci, ale nedotýká stěn a dna nádoby. Na povrchu zůstaly jen hlavu a ruce subjektu.
Režim „Hlava profesora Dowella“, pod přísným dohledem lékaře a výzkumníci dobrovolných životů během experimentu. Výjimkou je při večerním hygienu - Špína není ve velké úctě mezi vědci. Před spaním testu vyjme z ponorné lázně, ponořené do pomyvochnaya nosítkách a převezen do sprchy. „Relax“ nemá nic víc než 15 minut na těžkém pracovním dni. Od modelu „na sucho“ ponoření aplikovat prakticky beze změn.
V prostoru, dobře, že svět je lepší
Muž, daleko od kosmického biologii, by se mohlo zdát, že více než 55-letou historii posádkou výzkumu vesmíru člověka ve vesmíru studoval široko daleko. Ale to je jen částečně pravda.
Ano, základní zákony, které se dějí na astronauta v letu, jsou známé - ve stavu beztíže jinak pracuje srdce a cévy, snižuje množství tekutiny v těle, tam jsou svalová slabost a motor iluze. Ale žádný vědec vám řekne, že všechny otevřené změny jsou podrobně popsány a nevyžadují další studium.
Navzdory tomu, že v prostoru mají na stovky lidí, nejrozsáhlejší biologické průzkumy zřídka zahrnují více než 15-20 astronautů. I taková malá, pokud jde o statistické analýzy, skupina trvá několik let přípravných prací, často vytváří nové zařízení (vhodný pro splnění požadavků přísných Mezinárodní kosmické stanice) a výcvik kosmonautů všech jemností biologické průzkumy.
Daleko od shonu studií zemin jsou klidnější a měří - obvykle po dobu jednoho roku v jednom experimentu plechovce podílejí tři až pět astronautů a od počátku hypotézy k jeho ovoce, takže to může trvat Půl tuctu let.
Mnohé studie jsou často prováděny souběžně, a to jak v prostoru a v „suchém“ ponoření, který nám umožňuje porovnat pozorované změny. Například se ukázalo, že sedm dnů kosmického letu, a sedm dní ponoření způsobují podobné změny v kardiovaskulárním systému souvisejících se změnami v rovnováze tekutin v těle.
Gen. v ponoření, nebo „Formule 1“
„Tu noc jsem spal po dobu sedmi hodin bylo lepší, tělo se přizpůsobí neobvyklých podmínek. Ukázalo se, že testery jsou rozděleny na ty, kteří trpí více dozadu, a ti, kteří mají žaludek. Můj žaludek. Ale jsou tu ti, kteří přijímají řadu překvapení. Proto je jedním z nejoblíbenějších vtipů výzkumných pracovníků - je nabídnout tester, který vyšel z koupelny, zase si lehnout k relaxaci.
Pokud je experiment dirigoval dva tucty vědců, způsob života spojený s brigádou ve službě. Brigáda ve službě testu krmení třikrát denně a sledoval cyclogram den bere k analýze krve a slin, přinášet kachnu pro potřeby malých a pomoci vědcům, aby provedla testy.
Nejzajímavější děje ve večerních hodinách. Celodenní testery, jako medúzy, houpající se v koupelnách, ale někdy jsou vyjmuty. U některých testů, které je třeba mít přístup k tělu. Každou minutu je pevná vana.
A večer po dobu 15 minut se provádí hygienické postupy působením gravitace. Brigáda patří výtah. Zkušební valí na pohovce, a to je přivedl do váhy a měřidla růstu. Stojí za pomoci představení lékaře a opatření. Pak je test umístěn v běžném WC s WC jít BIG, poté, co se stanoví na pohovku a pomyvochnaya sprše vleže. V tomto bodě, tým vyčistí pásku a měnit listy ve vaně. Vedle sprchy na testu týmu, zasazené ručník který dováží gauč s čistými šortky a ponožky. On sám se valí a šaty lže. Jeho dovozyat do koupelny, vyložení, dát na tričko s senzory experimentu „Dream“ a ponoří do lázně. To vše maximálně 15 minut. Tento „Formule 1“.
Téměř identické změny kosmického letu a ponoření vyskytují se svaly: snížila jejich tón a snižuje výkon. V obou případech to vede k nedostatku podpory. Jak se ukázalo, nezbytnou podporu pohybového aparátu pro normální fungování - kost bez otřesů, které se vyskytují na Zemi při chůzi a běhu, ztrácí vápník a stát křehký. Ve stavu beztíže křehké kosti nejsou nebezpečné, ale když se vrátíte na Zemi, a v případě přetížení by mohlo dojít ke zranění.
Při absenci podpory motivaci ovlivňuje nejen kosti, ale i svaly. Jakmile je astronaut přejde do stavu beztíže, svaly začnou ztrácet svůj tón, že během několika týdnů a vede k funkčním změnám. Pod vlivem na „suché“ ponoření, totéž se děje - od jednoho dne ztratit svalový tonus a sílu, a po vyjmutí z ponoření zkušebního cítit jako ryba na suchu.
Jednosměrné změny umožňují vědcům provést podrobnější zkoušky na Zemi, uvolní čas pro jiné úkoly astronautů.
Dalším důležitým faktorem kosmického letu - pokles tělesné aktivity. Navzdory tomu, že každý den astronauti provést velké množství práce docela aktivně pohybovat u stanic a zapojit se do tělesné cvičení, zatížení na těleso zůstává v podstatě méně zeměkouli. Všechno, s nimiž by se ovlivňují, nemá žádnou váhu, a to i sami. Proto, aby bylo dosaženo cíle na motor vyžaduje velmi málo svalové námaze.
V souvislosti s ponoření zakázáno testeru generují zbytečné svalové námaze, a to bylo přísně sledovány vědci. Na oplátku, předmětem dostane příkaz od 3-4 osob vykonávajících jako džiny, jejich potřeb a přání.
Čtvrtý letových hodin
„I Feel vliv na vaše tělo, podobný stavu beztíže v kosmických letů. Vzhledem k tomu, moje záda bolí (naštěstí ne moc), trochu ucpaný nos a tam jsou problémy s plynů v žaludku a střev.
Každý den jsem se projít tři hodiny electromyostimulation nohy, že jsem měl usnadnit návrat na Zemi ve dvou nocí. V úterý ráno jsem se vrátil k obvyklému svislé polohy. Cítil jsem se mnohem lépe než ve druhém dni ponoření tělo zvykne. Ale chuť k jídlu se nevrací, to přál.
K snídani jsme jogurty, různé obiloviny z čeho vybírat, sušeného ovoce. Oběd: polévka (vývar s vejcem, houbami, karbanátky a tak dále), hlavní jídlo, nápoj, suchý chléb, salát. Na večeři, hlavní jídlo a salát.
Jíme v poloze s polštářem pod zády, spolknout normálně. Ale stále není příliš pohodlné. Pouze na první den před zahájením adaptace akutní, jsem jíst všechno teď - méně než polovina put stravy.
Nápoje: čaj, voda, džus a želé. Káva by neměl být na podmínkách experimentu. "
Je důležité si uvědomit, že i přes pokroky v technologii, ne všechny studie mohou být prováděny v prostoru. V modelu „suchých“ ponoření těchto výrazně méně omezení. Například magnetická rezonance (MRI skeneru na oběžné dráze - Zní to fantastické!) A transkraniální magnetická stimulace beztíže se neprovádí ani jednou, ale díky údaji získanými v ponoření vědci má představu o tom, co může očekávat v space.
Tam jsou ty studie, které tvrzení je nejen technicky obtížné, ale také s sebou nese riziko pro astronauty. Například připomenout biopsie - odstranění malého kousku tkáně. Tato studie vyžaduje sterilních podmínek zkušeného operatéra a ruce, ale i se všemi podmínkami je jen malá šance komplikací. Pro kosmonauty na oběžné dráze to zbytečné riziko. Nicméně, tyto studie budou prováděny v ponoření a zvou prozkoumat tajemství mimořádně obtížné uspořádané kosterního svalstva.
vyšší
Říkat přesně to, co výsledky lze dosáhnout díky „suché“ modelu ponoření přebývat na sérii experimentů zaměřených na studium bolesti zad a zvyšují růst astronautů při přechodu na beztíže.
Bolesti zad se vyskytují v astronautů v prvních dnech letu, stejně jako při zkoušce na „suché“ ponoření. Předchozí studie neprokázala, že v podmínkách stavu beztíže v důsledku změn transport živin meziobratlových plotének zvyšuje, a v rámci svých struktur nahromaděné kapaliny. Kromě toho, bolest může být vzhledem k dopadu na citlivých kořenů míchy v důsledku nárůstu délky páteře.
Příčinou těchto poruch, jak je znázorněno na základě studií provedených v SSC RF - IBMP RAS v průběhu několika let, může dojít ke snížení svalového napětí, zadní extenzory. Předpoklad přítomnosti svalů podílejících se na udržování držení těla, se předložený V. S. Gurfinkel ještě v roce 1965.
Změna tónu v svaly - nohy extensor pravidelně zaznamenána v předchozích studiích modelování. Tak tam byly důvody k předpokladu, že za stavu beztíže také snižuje svalový tonus záda, že podílejí na udržování pozici ve světě (nazývají se „uvnitř“), kde je gravitační zátěž způsobuje jim zůstat v dobrém stavu.
Pro testování této hypotézy, série simulačních experimentů s „suché“ ponoření s různou délkou trvání - od šesti hodin až pět dní. Současně studoval svalový tonus záda s měřením jejich příčnou tuhost; paralelní rezonanční prostředky Vibrographs, miotonometry MRI zkoumány změny páteře. Kromě toho vědci měřili výšku a charakter rozvíjejících hodnocena bolest.
brzo domů
„Začal jsem poslední, pátý den suché ponoření do IBMP RAS. Cítí se dobře. I téměř přizpůsobit konvenční nulové gravitaci. Zítra ráno vybrání a mnoho testů. Dnes jsou také chybí.
Při ponoření, testery jsou zapojeny do různých experimentů. Tato studie prahu bolesti ( „Algometriya“) a poruchy vidění v ponoření a schopnost řídit zatížení stlačení dlaň ( „dynamometru“) a dotýkat se nohou ( „pedál“).
Mnoho zařízení, která jsou nyní k dispozici, nebo jsou na palubě ISS, nebo se používají před letem a po něm experimentovat s astronauty.
Ve svém volném čase jsem se poslouchat hudbu a číst knihu „Beyond Země“.
Výsledky ukázaly, že se bolest nesouvisí s kořenové bolesti, a je svalová v přírodě, bez ozáření. Pobyt v výboje gravitace je doprovázena sníženou tónem (nebo příčné tuhosti) stavebníků, patřící do skupiny posturální svaly, jak to udělat v prvních hodinách a dnech, tento proces pokračuje, zejména výrazem.
Tyto změny vedly k rychlejšímu růstu astronautů v podmínkách mikrogravitace. V bederní páteře, v souladu s MRI, zvýšení výšky meziobratlové ploténky a vyhlazenou bederní lordózy.
Výzkumná skupina, která používá prostředek prevence, jako je například kostýmů axiální zatížení „Penguin“ a hardwarové komplexní Miostimulace a vyhodnocení závažnosti bolesti, stejně jako zvýšené ceny byly nižší ve srovnání se skupinou „čisté“ ponoření bez použití prostředků prevence.
Nejen pro prostor
Model „suché“ ponoření docela dobře reprodukuje kosmické rušení, ale jiné než to, že stále více a pomáhá bojovat proti některým chorobám. Například ponorné vany samozřejmě přináší úlevu lidem s nadměrně zvýšeným svalovým napětím a brání jim plně pohybu.
Vezměte ponornou koupel - dobrý způsob, jak snížit krevní tlak. Mechanismus způsobu je jednoduchá: okolní osoba stiskne vody z cév krve a lymfatických v centrálním periferního průtoku krve, To je vnímán v těle jako nadbytek tekutiny a vede k jeho odstranění (přirozeně - časté močení) a nižší Tlak. Mimochodem, za účelem dosažení tohoto efektu je ponoření není nutné být „suché“ - možná mnozí si všimli, že v průběhu plavby začne chtít na záchod, a teď víte, proč.
Na svobodu s čistým svědomím
„Ráno v 9:30 pro mne skončil pátý den suché ponoření. Naučil jsem se od koupelny. Zero-day - jedna z nejdůležitějších, kvůli údajům v tento den a testerů je pět dní bez podpory. Na vozíku I byla pořízena na laboratorní gravitační fyziologii, kde byly zkoušky prováděny najednou Pokusy "architektura", "Pose", "Field Test" a pak DEXA, "dynamometru" TMS "Tonus" "Izokinez".
Můj stav se zlepšuje s každým minutu, bolela první hlavou, jako kdybych prošel 450 mililitrů krve, trochu třese nohy se zavřenýma očima testy. Nyní vše, co je dobré a žaludek nebolí.
Dnes jsem strávit noc v Ústavu pro experiment „Dream“. Pak další dva dny výzkumu a 11. dubna - poslední den, kdy se za dobrodružstvím s ponoření pro mě až do konce. Je to velmi obohacující zkušenost, která bude užitečná v budoucnu.
Je zajímavé, že pokles IBMP plánována další fázi ponoření - 21 dnů. Ale je tu speciální set. "
Modelové pokusy byly prováděny ve speciálních lékařských nebo vědeckých pracovišť vybavených unikátní zařízení pod dohledem vysoce kvalifikovaných výzkumných pracovníků. V současné době je SSC RF - IBMP RAS experimentuje s použitím pětidenního „suché“ ponoření.
Zajímavé je, že změny, které se vyskytují v těle ponoření může simulovat nejen lety do vesmíru, ale také stav senilní sarcopenia - věkem související atrofií kosterního svalstva. Toto ponoření se používá pro poprvé nízkofrekvenční electromyostimulation svaly na nohou, jejichž cílem je zabránit nepříznivým změnám ve svalech. Studie o mladé, ale detrenirovannyh testovaných dobrovolníků bude vybrán z nejúčinnějších protokolů elektrickou stimulací.
Po ukončení zkoušky ponoření musí projít řadou testů, které hodnotí, jak změněný svalový tonus, jejich struktura, jakož i vertikální stojan a dobrovolníci chůze.
Publikace, věnované lékařských a biologických experimentů v prostoru a jejich modelování, jsou vzácné. Tento článek byl považován pouze malá část těchto rozsáhlých témat, včetně zdraví astronautů na palubě stanice, vypuštění družic, obytné zvířata, modelové experimenty zahrnující primáty a vesmírné technologie při rehabilitaci pacientů.
literatura
I. B. Kozlovsky, D. A. Maksimov, Yu I. Voronkov, MI Sund, V. N. Ardashev, IA G. Dorogan-Sushchev, IA V. Rukavishnikov. Změny v oblasti bederní páteře a akutní bolesti zad při osvitu 3denní „suché“ ponoření // Kremlin medicíny. Klinická Gazette. — 2015. — № 2.
I. V. Rukavishnikov, LA E. Amirov, T. B. Kukoba, E. S. Tomilovskaya, IA B. Kozlovsky. Ovlivňovat gravitační vykládky tón svaly zad // Human Physiology. — 2017. — № 3.