„Sunt oameni a căror activitate - situată într-o cadă de baie“: cum de a studia efectul de imponderabilitate asupra sănătății astronauti
Formare / / December 19, 2019
Sunt oameni a căror activitate - situată într-o cadă de baie. Întinde-te timp de ore, chiar zile în șir (și plătit pentru asta). Cu toate acestea, nu-i invidiez - vorbim despre participanții la experimente științifice complexe, în care medicii de la Institutul de Probleme Biomedicale, Academia Rusă de Științe condițiile de expunere de studiu umane în condiții similare imponderabilitate. Prin ea însăși, această experiență, ca orice lungă ședere în spațiu, având ca rezultat o funcționare defectuoasă a corpului.
Despre cum și de ce a fost inventat printr-o imersiune „uscat“ și ce rezultate de cercetare vă permite să obțineți, am cerut să vorbească cu personalul IBMP RAS Dragoste Ilia Amirov și Rukavishnikov. În plus, vă sugerăm să familiarizeze cu participanții jurnal „se arunca cu capul“, care a durat cinci zile, un inginer și un popularizator de Cosmonautică Alexander Khokhlov. Înregistrările au fost făcute direct în timpul experimentului.
Stau în spațiu, chiar și pe navă spațială bine protejate, afectează în mod negativ sănătatea astronauților. În spațiu de zbor, aproape totul pentru corp ciudat și ostil - fondul de radiații a crescut, microgravity, izolarea, atmosfera artificială și de iluminat, iar monotonia stimulilor senzoriali de a conduce la dorul de casă. Printre acești factori este specific numai microgravitatie de zbor spatiu si greu de reprodus în condiții terestre.
La începutul epocii de explorare a spațiului a fost considerat principalul pericol nu este microgravitatie, și de suprasarcină, și este să-l pregătește în mod activ astronauți. Odată cu avansarea tehnologiei zborurilor au devenit tot mai persistente, iar în iunie 1970 sovietic cosmonauți Andrian Nikolaev și Vitaly Sevastyanov face un zbor spatial primul lung de 18 de zile, stabilit record pentru durata de filtrare continuă, și sa întors pe Pământ... nu pot sta și mers pe jos. Starea de astronauti a fost deprimant: atrofie musculară, reacții negative din partea sistemului cardiovascular.
Această stare de fapt m-au condus la două concluzii de oameni de știință. În primul rând, necesitatea de a dezvolta sistemul de prevenire (la o astfel de lucru se întâmplă din nou!) Și, în al doilea rând, pentru a studia efectul de imponderabilitate asupra corpului uman (în scopul de a înțelege legile fundamentale de influență imponderabilitate). A devenit clar că, fără o cantitate mare de date cu privire la modificările din fiecare sistem de organe, pentru a trimite astronauți în spațiu este imposibil. Dar cum de a studia efectul de imponderabilitate asupra corpului uman fără spațiu?
Imersiune în imponderabilitate
Oamenii de știință au găsit o soluție la această problemă Solomonice - simularea condițiilor de imponderabilitate pe Pământ. Astfel de experimente, imitatori de zbor spatial numit model de (sau modele), precum și efectul lor asupra organismului similar cu efectele imponderabilitate. Deoarece factorii principali ce afectează starea astronauți, devin de descărcare fizic, schimburi de fluide și de lipsa de sprijin, și au format baza experimentelor de model.
În știința modernă, nici un model de experiment nu poate reproduce pe deplin condițiile de imponderabilitate, așa În funcție de ceea ce oamenii de stiinta planul de a studia atent alese obiect de studiu și experimentale model. Destul de des în rolul de „subiecți“ sunt animalele de laborator, cum ar fi șoareci și șobolani, dar informațiile cele mai valoroase pentru a da modelului experimente pe oameni - voluntari testate.
Publicarea fragmente de înregistrări care în Facebook său efectuat inginer de design de spațiu instrument RTC, popularizator de Cosmonautică Alexander Khokhlov, care a luat parte la experiment „Eficacitatea EMC de joasă frecvență în prevenirea deconditionarea musculare, în curs de dezvoltare într-un mediu de modelare terestru spațiu de zbor“, care, în martie-aprilie a avut loc în acest an la Institutul de Probleme Biomedicale al Academiei Ruse de Științe (SSC RF - IBMP RAS).
26 martie
Forța majoră, sau soarta nu poate scăpa
„În această dimineață, a constatat că testul, care era în fața mea, sa îmbolnăvit, am fost chemat urgent la IBMP și intru într-o zi mai devreme în experiment. Baia de imersie mă duc joi (primul în al doilea tab). Astăzi au fost experimente, "Pose", "Câmp de testare", "viziune", "suflare", "H-Reflex", "Algometriya" și "Vulcan-I." Pe „vizualizarea“ Am pus greutăți pe ochi (patru minute), după ce picura analgezic. Deci, mai devreme am măsurat presiunea intraoculară astronautiilor, iar apoi a mers pe aer. "
29 martie
Să mergem!
„Participarea mea la experiment sa transformat într-o nouă fază. In jurul 9:30, am fost aruncat într-o baie de imersiune uscat timp de cinci zile.
Apa, cu o temperatură confortabilă, închis de film, care se potrivește corpul meu din toate părțile. Se trage cu ochiul doar capul și uneori mâinile. din filmul protejează foaia de corp, care se schimbă în fiecare zi. De îmbrăcăminte: șosete, pantaloni scurți și tricou.
Prima zi merge neobișnuit. Senzatii noi care înrăutățesc pe timp de noapte. Viețile noastre în băi de imersie uscate rotunji suportul de ceas pe brigadă datorie de trei persoane: un medic, tehnician și tehnician.
Plictisit aici nu este necesar, înlocuit cu un experiment de experiment, momente de zi cu zi, de asemenea, nevoie de timp. Seara, a început prima de trei ore electro stimulatie. Prezența ei - principala diferență între acest experiment într-o baie de imersie uscată anterior. EMC de joasă frecvență poate contribui la depășirea efectelor nocive ale imponderabilitate asupra astronauților, precum și persoanele în vârstă cu mobilitate limitată în lume. seamana punct de stimulare pat ritmic pe coapse și gambe ".
Pentru a studia efectul de imponderabilitate asupra corpului uman, există mai multe moduri. De exemplu, acest lucru se poate face în incidentul pe un plan traiectorie parabolica. Asta e doar durata fazei imponderabilitate, în acest caz, este atât de mică încât nu putem vorbi despre efectele pe termen lung.
Pentru a obține efecte mai puternice vă puteți pur și simplu se află pe pat, în care capătul capului va fi omisă. repaus la pat va duce la atrofie musculara si papura permanente de sânge la cap va aduce starea sistemului cardiovascular al subiectului cu cel al astronaut. Cu toate acestea, minciuna va avea o lungă perioadă de timp - cel puțin câteva săptămâni, de preferință de mai multe luni.
Cele mai neobișnuite și, în același timp, cel mai aproximeze efectele modelului zero gravitație - o imersiune „uscat“ (din limba engleză. imersiune - „imersiune“), în care omul timp de câteva zile sau săptămâni cufundat în apă.
Inventia, următorul model de observare a ajutat - lungă ședere în apă afectează organismul uman similar mod imponderabilitate. Prima imersiune imersiune au fost „umed“ - subiecții au fost în piscina cu apă proaspătă timp de câteva zile.
Pe de o parte, oamenii de știință speculează cu privire la similitudinea dintre modificările observate au fost confirmate, dar pe de altă parte, datorită contactului permanent cu apă în oameni literalmente început peeling de pe piele. Testeri voluntari nu a ajutat unguent protector, iar partea de piscina a devenit negru de la nasevshego ei si sebum oxidat. De asemenea, subiectele pe care ei nu se îneacă, era interzis să doarmă în piscină, iar pe medicii de serviciu au fost nevoite să închidă urma lor.
adaptare acută
„Prima noapte într-o baie de scufundare a fost dificilă. Ațipit în jurul valorii de 00:00, în curând m-am trezit cu o senzație ciudată care mă apucă apa prin film, a început să dureri de spate, de stomac, apoi tras (a început să se umfle). Și în cele din urmă am dormit doar două ore dimineața, iar șase au uitat deja la tavan.
Dimineața până la ora 10:00 în experimentele mele au fost efectuate pe stomacul gol. De exemplu, SPLANH în care ultrasunete a arătat că am avut în stomac și intestin o mulțime de aer. Destul de zile în baie. Nu am nici o pofta de mancare. Pentru cină, am de gând să bea doar.
Având în vedere că perioada de ajustare încă doar vorbind, este dificil de a citi și a scrie, deci, practic, a asculta muzică pe căști. Plictiseala nu este necesară, în atenția echipelor de salvare și cercetători lipsesc.
Și totuși bine. Un experiment se numește „Chefir“, iar seara vom bea o ceașcă de produs gustos și sănătos. "
A devenit clar că experimentul în astfel de condiții este imposibil de model și are nevoie de îmbunătățiri substanțiale. Cea mai elegantă versiune de îmbunătățire a acesteia a fost oferit la Institutul de Biomedicale Probleme E. B. Shulzhenko și I. F. Wil Williams la începutul anilor '70. Piscină acoperită impermeabil suprafață tesatura mare care subiectul a fost complet scufundat în coloana de apă, dar nu atinge părțile laterale și fundul vasului. La suprafață, lăsând doar capul și mâinile subiectului.
Modul „profesorul Dowell Capul“, sub supravegherea atentă a unui medic si cercetatori voluntari viata pe tot parcursul experimentului. Excepția este timpul de igienă seara - Murdăria nu este ținut în mare stimă printre oamenii de știință. Inainte de a merge la test de somn este scos din baia de imersie, cufundat în targa pomyvochnaya și dus la duș. „Relax“ nu mai mult de 15 minute permise pe o zi de muncă grea a lui. Având în vedere că modelul de „uscat“ imersiune aplicată practic neschimbată.
În spațiu, bine, lumea este mai bună
Omul, departe de biologie spațiu, poate părea că o istorie mai mult de 55 de ani de explorare spațială cu echipaj uman în spațiu a studiat departe și-n lat. Dar aceasta este doar parțial adevărat.
Da, legile de bază care se întâmplă la un astronaut în zbor, sunt cunoscute - în imponderabilitate într-un mod diferit de lucru inima si vasele de sange, reduce cantitatea de lichid în organism, există slăbiciune musculară și motorie iluzie. Dar nici un om de știință vă va spune că toate modificările deschise sunt descrise în detaliu și nu necesită un studiu mai aprofundat.
În ciuda faptului că în spațiul au vizitat sute de oameni, studii biologice mai extinse includ rareori mai mult de 15-20 de astronauti. Chiar și o astfel de mici, în ceea ce privește analiza statistică, grupul are mai mulți ani de muncă pregătitoare, de multe ori crearea unei noi Echipament (adecvat pentru cerințele stringente ale Stației Spațiale Internaționale) și formarea astronauti toate subtilitatile biologice anchete.
Departe de agitația studiilor de pământ sunt sedarea și măsurate - de obicei, timp de un an într-un singur experiment poate participă trei la cinci astronauți, și de la începutul ipotezei fructelor sale, astfel încât să poată lua o jumătate de duzină de ani.
Multe studii sunt adesea efectuate în paralel, atât în spațiu cât și în imersiune „uscat“, care ne permite să comparăm modificările observate. De exemplu, se arată că cele șapte zile ale zborului spațial și șapte zile de imersie provoca modificări similare ale sistemului cardiovascular asociate cu modificări ale echilibrului fluidelor în organism.
Gen. în imersiune sau „Formula 1“
„În noaptea aceea am dormit timp de șapte ore a fost mai bine, organismul se adaptează la condițiile neobișnuite. Sa dovedit, testere sunt împărțite în cei care suferă mai mult înapoi, și cei care au stomacul. Stomacul meu. Dar sunt cei care primesc un set de surprize. Prin urmare, una dintre glumele preferate ale cercetătorilor - este de a oferi un tester care a ieșit din baie, din nou, culcă-te să se relaxeze.
Dacă experimentul a efectuat doi oameni de știință duzini, modul de viață asociat cu brigada de serviciu. Brigada de serviciu test de alimentare, de trei ori pe zi, vizionarea de zi cyclogram nevoie pentru a analiza de sânge și salivă, aducând rață pentru nevoile mici, ajutând oamenii de știință la teste de comportament.
Cel mai interesant lucru se întâmplă în seara. Toate testere de zi, cum ar fi meduze, legănându-se în baie, dar uneori ele sunt scoase. Pentru unele teste trebuie să aibă acces la corp. Fiecare minut este fixat de baie.
Iar seara, timp de 15 minute, se efectuează proceduri de igienă în conformitate cu gravitația. Brigada include lift. role de testare pe canapea, și este adus la creșterea solzi și gabaritul. El stă cu ajutorul unui medic și măsuri de performanță. Apoi, testul este plasat într-o toaletă convențională cu toaletă pentru a merge în mare, după ce stabilește pe canapea și pomyvochnaya un duș culcat. În acest moment, echipa curata banda si schimba foile în cada de baie. Pe lângă sala de dus la testul de echipa, prosop importat canapea Amplasat cu pantaloni scurți și șosete curate. El role singur și rochii mincinoase. dovozyat lui la baie, neîncărcate, a pus pe un tricou cu senzori de experiment „Visul“ și cufundat într-o baie. Toate maximum 15 minute. Acest "Formula 1".
Schimbări aproape identice în spațiu de zbor și de imersiune apar cu muschi: a redus tonul lor si scade puterea. În ambele cazuri, acest lucru duce la lipsa de sprijin. După cum sa dovedit, musculo-scheletice necesare sprijin pentru funcționarea normală - în os nici sarcini de șoc care apar pe Pământ atunci când mersul pe jos și să fie difuzate, calciu pierde și devin casant. În oase fragile imponderabilitate nu sunt periculoase, dar când te vei întoarce pe Pământ, iar în caz de suprasarcină poate cauza un prejudiciu.
În lipsa susținerii de stimulare afectează nu numai oasele, ci și mușchii. Odată astronautul merge într-o stare de imponderabilitate, mușchii încep să-și piardă tonul lor, că în câteva săptămâni și conduce la modificări funcționale. Sub influența imersiunea „uscat“, același lucru se întâmplă - de la o zi la tonusul muscular pierde și puterea, și atunci când sunt scoase din simt test de imersiune ca un pește din apă.
Schimbări unidirecționale permite oamenilor de știință să realizeze studii mai detaliate pe Pământ, eliberând timp pentru alte sarcini astronauți.
Un alt factor important al zborului spatial - o scădere a activității fizice. În ciuda faptului că în fiecare zi, astronauții efectua o cantitate mare de muncă a muta destul de activ la stațiile și să se angajeze în exerciții fizice, sarcina pe corp rămâne în mod substanțial mai puțin pământ. Tot cu care interacționează, nu are nici o greutate, chiar ei înșiși. Prin urmare, pentru a atinge obiectivele motorului necesită foarte puțin efort muscular.
În contextul imersiunea este interzisă tester generează efort muscular inutile, iar acest lucru a fost cercetători strict monitorizate. În schimb, subiectul primește o comandă de la 3-4 persoane care efectuează ca un djinn, nevoile și dorințele lor.
ore de zbor a patra
„I Feel impactul asupra corpului tau, similar cu imponderabilitate în timpul zborului spațiu. Ca acolo, durerile mele de spate (din fericire, nu de mult), un pic nas înfundat și există probleme cu gazele din stomac și intestine.
În fiecare zi am trece trei picioare o oră electro stimulatie, că ar trebui să faciliteze întoarcerea pe Pământ în două nopți. Marți dimineața, m-am dus înapoi în poziția verticală obișnuită. M-am simțit mult mai bine decât în a doua zi de scufundare, organismul se obisnuieste. Dar apetitul nu este returnat, el a voit.
Pentru micul dejun iaurturi, cereale diferite de a alege de la, fructe uscate. Pranz: supa (bulion cu ou, ciuperci, chiftele și așa mai departe), fel de mâncare principal, băutură, pâine uscată, salată. Pentru cină, fel de mâncare principal și salată.
Mancam într-o poziție cu o perna sub spate, în mod normal, să înghită. Dar încă nu foarte convenabil. Numai în prima zi, înainte de începerea adaptării acute, am mânca totul acum - mai putin de jumatate din dieta put.
Băuturi: ceai, apă, suc și jeleu. Cafeaua nu ar trebui să fie pe condițiile experimentului. "
Este important să se înțeleagă că, în ciuda progreselor tehnologice, nu toate studiile pot fi efectuate în spațiu. În modelul de „uscat“ imersiune astfel de restricții semnificativ mai puțin. De exemplu, imagistica prin rezonanta magnetica (scanner RMN în orbită - sună fantastic!) De stimulare magnetica transcraniana Si imponderabilitate nu se realizează nici măcar o dată, dar datorită datelor obținute în imersiune, oamenii de stiinta are o idee de ce să se aștepte în spațiu.
Sunt acele studii care afirmație este nu numai punct de vedere tehnic dificil, dar, de asemenea, atrage după sine riscuri pentru astronaut. De exemplu, amintim biopsie - îndepărtarea unei bucăți mici de țesut. Acest studiu necesită condiții sterile de operare chirurg cu experiență și mâini, dar chiar și cu toate condițiile există puține șanse de complicații. Pentru astronauti pe orbita acest risc inutil. Cu toate acestea, astfel de studii sunt efectuate în imersie și vă invită să exploreze secretele extrem de dificilă a musculaturii scheletice aranjate.
mai inalt
Pentru a spune exact ce rezultate pot fi atinse datorită modelului de „uscat“ de imersiune, timpul de acționare pe o serie de experimente dedicate studiului de dureri de spate și de a crește creșterea astronauți în timpul tranziției la imponderabilitate.
Durerile de spate apar in astronauti in primele zile de zbor, precum și în testul într-o imersiune „uscat“. Studii anterioare nu au reușit să demonstreze că, în condiții de imponderabilitate din cauza modificărilor de transport, nutrienți discuri intervertebrale crește, și în cadrul structurilor lor acumulat lichid. În plus, durerea ar putea fi din cauza impactului asupra rădăcinilor sensibile ale măduvei spinării, ca urmare a creșterii în lungime a coloanei vertebrale.
Cauza acestor tulburări, așa cum se arată prin studiile efectuate în SSC RF - IBMP RAS peste un număr de ani, poate fi o reducere a tonusului muscular, extensorii spate. Ipoteza prezenței mușchilor implicați în menținerea postură, a fost prezentată de V. S. Gurfinkel mai mult în 1965.
Schimbarea de ton în mușchi - extensor piciorul înregistrat în mod regulat în studiile de modelare anterioare. Deci, au existat motive pentru a presupune că, în condiții fara greutate scade, de asemenea, spate tonusului muscular care implicate în menținerea postura în lume (acestea sunt numite „în“), în cazul în care sarcina gravitațională le determină să rămână în formă bună.
Pentru a testa această ipoteză, o serie de experimente de simulare cu imersiune „uscată“ de durată diferită - de la șase ore până la cinci zile. În același timp, a studiat tonusului muscular din nou cu măsurarea rigidității lor transversale; paralele mijloace de rezonanță Vibrographs, miotonometry RMN-ul a investigat modificari ale coloanei vertebrale. În plus, cercetătorii au măsurat înălțimea și natura emergente evaluate durere.
în curând acasă
„Am început ultima, a cincea zi de imersiune uscată în IBMP RAS. El se simte bine. Aproape am adaptat la convențional gravitate zero. Mâine dimineață adâncitură și o mulțime de teste. Astăzi, ele sunt, de asemenea, lipsesc.
În timpul de imersie, testere sunt angajate în diferite experimente. Acest studiu a pragului de durere ( „Algometriya“) și modificări ale vederii în imersiune, precum și capacitatea de a controla sarcina comprimarea palma ( „dinamometru“) și atingeți picioarele ( „pedală“).
Multe dispozitive care sunt acum disponibile sau se află la bordul ISS, sau sunt utilizate înainte și după zborul spre experiment cu astronauți.
În timpul liber ascult muzică și să citesc o carte „Dincolo de Pământ“.
Rezultatele au aratat ca durerea nu este legată de durere radiculara, și este musculos în natură, fără iradiere. Ședere sub descărcare gravitațională este însoțită de ton scăzut (sau transversal rigiditate) montatori, aparținând grupului de mușchi posturale, făcând-o în primele ore și zile, acest proces merge în special expresie.
Aceste schimbări a dus la o creștere a crescut astronaut in microgravitatie. La nivelul coloanei vertebrale lombare, în conformitate cu RMN, pentru a crește înălțimea discurilor intervertebrale și lordozei lombare netezite.
Grupul de cercetare, care a folosit un mijloc de prevenire, cum ar fi sarcina axiala costum „Penguin“ și hardware Miostimularea complex și evaluarea severității durerii, precum și ratele crescute au fost mai mici comparativ cu grupul de imersiune „pure“, fără utilizarea mijloacelor prevenire.
Nu numai pentru spațiu
Model de imersiune „uscat“ destul de bine reproduce tulburările cosmice, dar altele decât că, mai mult si ajuta la combaterea anumitor boli. De exemplu, băi de imersie aduce curs de relief pentru persoanele cu tonus muscular crescut excesiv și le împiedică să se deplasează pe deplin.
Ia-o baie de imersie - o modalitate buna pentru scaderea tensiunii arteriale. Mecanismul procesului este simplu: persoană ambientală stoarce de apă din sânge și vasele limfatice din fluxul sanguin periferic central Acesta este perceput de organism ca o supraabundență de fluid și conduce la îndepărtarea sa (în mod natural - urinare crescuta) si mai mici presiune. Apropo, în scopul de a obține acest efect, imersiunea nu este necesar să fie „uscat“ - probabil, mulți au observat că, în timpul călătoriei începe să vrea toaletă, iar acum știi de ce.
Pentru libertate cu o conștiință curată
„În dimineața la ora 9:30 pentru mine a terminat a cincea zi imersiunea uscată. Am învățat de la baie. Zero-o zi - una dintre cele mai importante, de dragul datelor în această zi și testere sunt de cinci zile, fără sprijin. Pe targa, am fost dus fiziologia gravitaționale de laborator, unde testele au fost efectuate la o dată Experimentele "Arhitectură", "Pose", "Câmp Test" și apoi DEXA "dinamometru" TMS "Tonus" "Izokinez".
Starea mea se îmbunătățește cu fiecare minut care trece, mai întâi capul dureau ca și cum aș fi trecut de 450 de mililitri de sânge, un pic mai tremura picioarele cu ochii teste închise. Acum, totul este bine, iar stomacul nu doare.
Astăzi, eu îmi petrec noaptea la Institutul pentru experimentul „vis“. Apoi, două zile mai mult de cercetare, iar la 11 aprilie - ultima zi în care aventura cu imersiune pentru mine să termin. Este o experiență foarte plină de satisfacții, care va fi de folos în viitor.
Este interesant faptul că scăderea în IBMP planificată următoarea fază de imersiune - 21 de zile. Dar există un set special. "
Experimentele model sunt efectuate în unități medicale sau științifice speciale, dotate cu echipamente unice sub supravegherea unor cercetători de înaltă calificare. În prezent, SSC RF - IBMP RAS este experimentarea cu utilizarea de cinci zile de imersiune „uscat“.
Interesant, schimbările care au loc în organism în imersie poate simula nu numai zborul spațial, dar, de asemenea, starea de sarcopenie senil - atrofie legate de vârstă a musculaturii scheletice. Această imersiune este utilizată pentru prima dată mușchii picioarelor de joasă frecvență electro stimulatie menite să prevină modificările adverse în mușchi. Studiile pe tineri, dar detrenirovannyh voluntarii de test vor fi selectate cele mai multe protocoale eficiente de stimulare electrica.
După terminarea testului de imersie trebuie să treacă o varietate de teste care evaluează modul în care tonul modificat muscular, structura lor, precum și suportul vertical și voluntari la mers.
Publicații, dedicat experimentelor medicale și biologice în spațiu și modelarea lor, sunt rare. Acest articol a fost considerat doar o mică parte a acestei vaste teme, inclusiv asupra sănătății astronauți la bordul stației, lansărilor de sateliți, animale locuite, experimente de model care implică primate și tehnologie spațială în reabilitarea pacienților.
literatură
I. B. Kozlovski, D. A. Maksimov, Yu I. Voronkov, MI Sund, V. N. Ardashev, IA G. Dorogan-Sushchev, IA V. Rukavishnikov. Modificări în durerile coloanei vertebrale lombare și acute de spate atunci când sunt expuse la 3 zile de imersiune „uscat“ // medicina Kremlin. Clinical Monitorul. — 2015. — № 2.
I. V. Rukavishnikov, LA E. Amirov, T. B. Kukoba, E. S. Tomilovskaya, IA B. Kozlovski. Influenta unload gravitaționale tonul mușchilor spatelui // Fiziologia umană. — 2017. — № 3.