"Obstajajo ljudje, katerih delo - ležijo v kadi": kako naj preuči vpliv breztežnosti na zdravje astronavtov

Obstajajo ljudje, katerih delo - ležijo v kadi. Lezite ur, celo dni na koncu (in biti plačani za to). Vendar jih ne zavidam - govorimo o udeležencih kompleksnih znanstvenih poskusov, v katerem zdravniki od Inštitut za biomedicinsko težave, Ruske akademije znanosti pogoje študija za človekove izpostavljenosti podobni pogoji breztežnost. Sama po sebi pa je to izkušnja, kot vse daljše bivanje v vesolju, kar ima za posledico nepravilno delovanje telesa.

O tem, kako in zakaj je izumil način za "suho", potapljanjem in kaj rezultatov raziskav, da vam omogoča, da bi dobili, smo prosili, da govorijo, da osebje IBMP RAS ljubezni Ilya Amirov in Rukavishnikov. Poleg tega, vam predlagamo, da se seznanite z udeleženci dnevnik "potop", ki je trajala pet dni, inženir in popularizator kozmonavtike Alexander Khokhlov. Posnetki so bile izvedene neposredno v času poskusa.

---

Bivanje v prostoru, tudi na zaščitenem dobro vesoljski ladji, negativno vpliva na zdravje astronavtov. V vesoljskih poletov skoraj vse za telo čudno in sovražno je - povečana sevanja ozadja, Microgravity, izolacija, umetna atmosfera in osvetlitev in monotonija senzoričnih dražljajev voziti domotožje. Med temi dejavniki je značilna za samo mikrotežnosti vesoljskega poleta in težko ponovljiv v zemeljskih razmerah.

Ob zori dobi raziskovanja vesolja je zdelo glavna nevarnost ni Microgravity in preobremenitve, in to je, da ga aktivno pripravo astronavtov. Z napredovanjem tehnologije poleti postala bolj in bolj vztrajen, in v juniju 1970, Sovjetska kozmonavtov Andrian Nikolajev in Vitaly Sevastyanov da najprej dolgo 18-dnevno vesoljskih poletov, set zapis za čas trajanja neprekinjene filtra, in se vrnil na Zemljo... ne more stati in hoditi. Stanje astronavtov je depresivno: mišična atrofija, negativne reakcije s strani kardiovaskularnega sistema.

To stanje me je pripeljalo do dveh ugotovitev znanstvenikov. Prvič, da je treba razviti sistem za preprečevanje (na primer zgodi še enkrat!) In, drugič, da preuči vpliv breztežnosti na človeško telo (da bi razumeli temeljne zakone vpliva breztežnost). Postalo je jasno, da brez velike količine podatkov o spremembah v vsakem organskem sistemu za pošiljanje astronavtov v vesolje, je nemogoče. Toda kako naj preuči vpliv breztežnosti na človeško telo brez prostora?

Potopitev v breztežnosti

Ali znanstveniki so ugotovili, Solomonic rešitev tega problema - simulacijo pogojih breztežnosti na Zemlji. Takšne, ki posnemajo vesoljskih poletov poskusi imenovani model (ali modeli), in njihov vpliv na telo podoben vplivu breztežnosti. Od glavnih dejavnikov, ki vplivajo na stanje astronavtov, postanejo fizično raztovarjanje, tekočine premike in pomanjkanje podpore, in so bila podlaga za modelnih poskusov.

V sodobni znanosti, nihče modela eksperiment ne more v celoti reproducirati pogojih breztežnosti, tako Glede na to, kar so znanstveniki nameravajo študirati skrbno izbrani predmet raziskave in eksperimentalni Model. Pogosto v vlogi "predmetov" so laboratorijske živali, kot so miši in podgane, ampak najbolj dragocene informacije, da se modela poskuse na ljudeh - prostovoljci preizkušeni.

Za študij vpliva breztežnosti na človeško telo, obstaja več načinov. Na primer, je to treba storiti v incident na parabolično trajektorij ravnini. To je samo trajanje breztežnosti faze v tem primeru je tako majhna, da ne moremo govoriti o dolgoročnih učinkih.

Da bi dosegli močnejše učinke lahko samo ležijo na postelji, v katerem se bo izpuščena konec glave. Postelja ostalo bo privedlo do mišične atrofije in stalnih krvnih rogoz v glavi bo stanje kardiovaskularnega sistema subjekta tisti astronavta. Vendar pa bo laž še dolgo časa - vsaj nekaj tednov, po možnosti več mesecev.

Najbolj nenavadna in hkrati najbolj približen na učinke modela nič težnosti - na "suho" potopitvijo (iz angleščine. potapljanjem - "potopitev"), v katerem je človek za nekaj dni ali tednov, potopljene v vodo.

Izum, naslednji model, opazovanje pomagal - dolgo bivanje v vodi vpliva na človeško telo podobno breztežnosti način. Prvi potopitev potopitev so "mokre" - subjekti, ki so bili v bazenu s sladko vodo za nekaj dni.

Po eni strani znanstveniki špekulirajo o podobnosti so potrdili opažene spremembe, ampak na drugi strani pa zaradi stika konstantno z vodo v ljudi dobesedno začeli lušči kožo. Testerji prostovoljci ni pomagalo zaščitna mazila, in ob bazenu, je postalo črno od nasevshego njih in oksidiranega sebuma. Tudi teme, ki niso utonil, je bilo prepovedano, da spanje v bazenu in na tovornih zdravniki so bili prisiljeni zapreti svoje zbudi.

Postalo je jasno, da v takih razmerah je poskus mogoče modelirati in potrebuje znatno izboljšanje. Najbolj elegantna različica njegovo izboljšanje je na voljo na Inštitutu za biomedicinsko Težave E. B. Shulzhenko in I. F. Wil Williams v zgodnjih 70-ih. Bazen pokrita nepremočljiva tkanine široko področje, ki je predmet popolnoma potopi v vodnem stolpcu, vendar ne dotikajo robov in dno posode. Na površini, tako da le glavo in roke predmeta.

Način "profesorja DOWELL glava", pod strogim nadzorom zdravnika in raziskovalci prostovoljnih življenja med eksperimentom. Izjema je med večerno higieno - Umazanija ni zelo cenijo med znanstveniki. Pred odhodom na testu spanja je vzeta iz potopno kopeli, potopljen v pomyvochnaya voziček in jih s tušem. "Relax" je več kot 15 minut dovoljene na delu težka dneva. Ker je model "suho" potopitev uporabljajo praktično nespremenjena.

V prostoru, dobro, da je svet boljši

Človek, daleč od prostora biologije, se zdi, da je v preteklosti več kot 55-letno posadko človeške vesoljske raziskave v vesolju študiral daleč naokoli. Toda to je samo delno res.

Ja, osnovni zakoni, ki se zgodi, da astronavt med letom, so znane - v breztežnosti na drugačen način delovni srca in ožilja, zmanjša količina tekočine v telesu, kot so mišična šibkost in motor iluzija. Ampak ne znanstvenik vam bo povedal, da so vse odprte spremembe podrobno opisane in ne zahtevajo dodatne študije.

Kljub temu, da je v prostoru obiskalo več sto ljudi, najbolj obsežne biološke raziskave redko vključujejo več kot 15-20 astronavti. Tudi tako majhna, glede na statistične analize, skupina traja več let pripravljalnega dela, pogosto ustvarjajo nova opremo (primerna za zahteve strogih iz Mednarodne vesoljske postaje) in usposabljanje astronavtov vseh razlik v bioloških raziskave.

Stran od vrveža študij zemlje so Trijezan in izmeriti - običajno za eno leto v enem preizkusu lahko sodelujejo tri do pet astronavti, in od začetka hipoteze do svoje sadje, tako da lahko traja pol ducata let.

Številne študije so pogosto izvajajo vzporedno, tako v prostoru in v "suhi" potopitvijo, ki nam omogoča, da primerjajo ugotovljene spremembe. Na primer, se je izkazalo, da je sedem dni vesoljskih poletov, in sedem dni potopitvijo povzročajo podobne spremembe v srčno-žilni sistem, povezanih s spremembami tekočine ravnovesja v telesu.

Skoraj enake spremembe v vesoljskih poletov in potopitvijo zgodi z mišicami: zmanjšati svoj ton in zmanjšuje moč. V obeh primerih, to vodi v pomanjkanje podpore. Kot se je izkazalo, podporno potrebno mišično-skeletnega sistema za normalno delovanje - kosti ne udarne obremenitve, ki se pojavijo na Zemlji, ko hoja in tek, izgubili kalcij in postanejo krhki. V breztežnosti krhkih kosti niso nevarne, vendar ko se boste vrnili na Zemljo in v primeru preobremenitve lahko povzroči poškodbe.

V odsotnosti podpore spodbudo ne vpliva le na kosti, ampak tudi mišice. Ko je astronavt gre v stanje breztežnosti, njegove mišice začeli izgubljati svoj ton, ki v nekaj tednih in vodi do funkcionalnih sprememb. Pod vplivom "suhi" potopitvijo, enako se dogaja - v enem dnevu izgubili tonus mišic in moči, in če se odstranijo iz testnega potopitev počutim kot riba na suhem.

Enosmerne spremembe znanstvenikom omogočilo izvedbo podrobnejših študij na Zemlji, sprostilo čas za druge naloge astronavtov.

Drug pomemben dejavnik vesoljskih poletov - zmanjšanje telesne dejavnosti. Kljub temu, da vsak dan astronavti opravljajo veliko dela zelo aktivno premikati na postajah in se vključijo v telesno vadbo, obremenitev na telo bistveno manj ostaja zemlja. Vse, ki med seboj sodelujejo, nima teže, tudi sami. Zato, da bi dosegli cilje iz motorja zahteva zelo malo mišične moči.

V okviru potopitve je prepovedano tester ustvarjajo nepotrebne mišične moči, in to je bilo strogo nadzorovani raziskovalci. V zameno, predmet prejme ukaz od 3-4 oseb, ki opravljajo kot relacijo, njihove potrebe in želje.

Pomembno je razumeti, da kljub napredku v tehnologiji, ne more vse študije je treba opraviti v prostoru. V modelu "suhih" potopne teh bistveno manj omejitev. Na primer, slikanje z magnetno resonanco (MRI skener v orbiti - zveni fantastično!) In transkranialno magnetno stimulacijo breztežnost ne izvede niti enkrat, vendar pa zaradi podatkov, pridobljenih v potapljanjem, znanstveniki ima idejo, kaj lahko pričakujemo v prostor.

Obstajajo tisti študij, ki je izjava ne le tehnično zahtevna, vendar pa tudi pomeni tveganja za astronavta. Na primer, spomnim biopsija - odstranitev majhen košček tkiva. Ta študija zahteva sterilnih razmerah izkušenega kirurga delovati in roke, ampak tudi vse pogoje, da je malo možnosti zapletov. Za astronavtov v vesolju je to nepotrebno tveganje. Kljub temu pa so take študije izvajajo v potapljanjem in vas vabimo, da razišče skrivnosti izredno težkem urejen skeletnih mišic.

višji

Vedeti, kaj točno rezultate je mogoče doseči zahvaljujoč "suho" model potopitve, presledki na vrsti poskusov, namenjenih za proučevanje bolečine v hrbtu in povečanje rasti astronavtov med prehodom na breztežnost.

Bolečine v hrbtu se pojavijo v astronavtov v prvih dneh leta, kot tudi v testu na "suhem" potapljanjem. Prejšnje študije ni dokazala, da v pogojih breztežnosti zaradi sprememb prevoz hranila medvretenčne diske povečuje, in v okviru svojih struktur nabrali tekočina. Poleg tega bi se lahko bolečina posledica vpliva na občutljive korenine hrbtenjače, kar je posledica povečanja dolžine hrbtenice.

Vzrok te bolezni, kot je razvidno iz študij, opravljenih v SSC RF - IBMP RAS čez nekaj let lahko zmanjšanje mišičnega tonusa, nazaj iztegovalk. Predpostavka prisotnosti mišic, ki sodelujejo pri ohranjanju držo, je bil podan s V. S. Gurfinkel več leta 1965.

Sprememba tona v mišice - iztegovalke nog redno zabeležili v prejšnjih študijah modeliranja. Zato obstajajo razlogi za domnevo, da pod breztezni pogojih tudi zmanjšuje mišični tonus nazaj, da sodelujejo pri ohranjanju držo na svetu (se imenujejo "znotraj"), kjer je gravitacijska obremenitev povzroči, da ostanejo v dobrem stanju.

Za to hipotezo preverili, vrsto simulacijskih poskusov s "suho" potopitve različnih trajanja - od šest ur do petih dneh. Obenem je študiral mišični tonus nazaj z merjenjem njihove prečne togosti; vzporedne resonančne pomenijo Vibrographs, miotonometry MRI raziskovali spremembe hrbtenice. Poleg tega so znanstveniki izmerili višino in naravo nastajajočih ocenjevali bolečino.

Rezultati so pokazali, da se bolečina ni povezana z radikularna bolečine, in je mišična v naravi, brez sevanja. Bivanje pod izpust gravitacijo spremlja zmanjšano ton (ali prečna togost) erectors, ki spada v skupino drže mišic, to počne v prvih urah in dneh, ta proces še posebej velja izraz.

Te spremembe je povzročilo povečano rast astronavtov v mikrotežnosti. V ledvenem delu hrbtenice, po katerem MRI, povečati višino medvretenčne ploščice in zglajena ledveno lordoza.

Raziskovalna skupina, ki se uporablja kot sredstvo za preprečevanje, kot kostum osne obremenitve "Penguin" in strojne kompleksne myostimulation in ocenjevanje jakosti bolečine, kot tudi povečane stopnje so bile nižje v primerjavi s skupino "čistega" potopitve brez uporabe sredstev preprečevanje.

Ne samo za prostor

Model "suho" potopitev dokaj dobro povzema kozmične motnje, ampak razen, da bolj in pomaga v boju proti nekaterim boleznim. Na primer, potopni kopeli seveda prinaša olajšanje za ljudi s prekomerno zvišan tonus mišic in preprečuje, da bi v celoti premika.

Bodite potopni kopel - dober način za znižanje krvnega tlaka. Mehanizem procesa je preprost: okolice oseba iztisne vodo iz krvi in ​​limfnih žil v osrednjem periferni krvni pretok, To je zaznava telo kot prevech tekočine in vodi k njegovi odstranitvi (naravno - povečano uriniranje) nižja tlak. Mimogrede, da bi dosegli ta učinek, potopitev ni potrebno, da je "suha" - morda so mnogi opazili, da med potovanjem začne želite stranišče, zdaj pa vem, zakaj.

Model poskusi se izvajajo v posebne zdravstvene ali znanstvene ustanove z edinstveno opremo pod nadzorom visoko usposobljenih raziskovalcev. Trenutno je SSC RF - IBMP RAS je eksperimentirati z uporabo petdnevnega "suhi" potopitvijo v.

Zanimivo je, da so spremembe, ki se pojavljajo v telesu potopitve simulacijo ne le poleti v vesolje, ampak tudi stanje senilne sarkopenija -, povezanih s staranjem prebivalstva atrofijo skeletne muskulature. Ta potopitev se uporablja za mišice nizkofrekvenčna electromyostimulation noge prvič, katerih cilj je preprečevanje škodljivih sprememb v mišicah. Študije o mladih, vendar detrenirovannyh testnih prostovoljcev bodo izbrali najbolj učinkovitih protokolov električne stimulacije.

Po opravljenem preizkusu potopitve morajo opraviti različne teste, ki ocenjujejo, kako je spremenjeni mišičnega tonusa, njihovo strukturo, kot tudi vertikalno stojalo in prostovoljci hoja.

Publikacije, posvečene medicinskih in bioloških poskusov v prostoru in njihovo modeliranje, so redki. Ta članek je štelo le majhen del teh velikih temah, vključno z zdravjem astronavti na krovu postaje, izstrelitev satelitov, naseljenih živali, modeli poskusi vključujejo primate in vesoljske tehnologije v rehabilitaciji bolnikov.

literatura

I. B. Kozlovsky, D. A. Maksimov, Yu I. Voronkov, MI Sund, V. N. Ardashev, IA G. Dorogan-Sushchev, IA V. Rukavishnikov. Spremembe v ledvenem delu hrbtenice in akutne bolečine v hrbtu, ko so izpostavljeni 3-dnevnem "suhi" potopitvi // Kremelj medicine. Klinični list. — 2015. — № 2.

I. V. Rukavishnikov, LA E. Amirov, T. B. Kukoba, E. S. Tomilovskaya, IA B. Kozlovsky. Vplivom gravitacijske raztovoriti tonus mišic hrbta // Human Physiology. — 2017. — № 3.