"Ir cilvēki, kuru darbs - guļ vannā": kā lai pētītu bezsvara par astronautu veselību

Ir cilvēki, kuru darbs - guļ vannu. Apgulties stundas, pat dienas beigām (un saņemt par to maksā). Taču neapskaužu tos - mēs runājam par dalībniekiem sarežģītu zinātnisku eksperimentu, kurā ārsti no Biomedicīnas problēmu, Krievijas Zinātņu akadēmijas pētījums cilvēka iedarbības apstākļi ir līdzīgi apstākļiem bezsvara stāvoklis. Pats par sevi, šī pieredze, kā jebkurš ilgu uzturēšanās telpā, kā rezultātā darbības traucējumus organismā.

Par to, kā un kāpēc tika izgudrots veidā ar "sauso" iegremdēšana un ko pētniecības rezultātiem tas ļauj jums, lai saņemtu, mēs lūdza runāt personāla IBMP RAS Mīlestības Iļja Amirov un Rukavishnikov. Bez tam, mēs iesakām iepazīties ar dienasgrāmatas dalībnieku "nirt", kas ilga piecas dienas, inženieris un popularizer par kosmonautika Aleksandrs Khokhlov. Ieraksti tika veikti tieši laikā eksperimenta laikā.

---

Uzturoties telpā, pat labi aizsargāts kosmosa kuģi, nelabvēlīgi ietekmē veselību astronauti. Ar kosmosa lidojumu gandrīz viss par ķermeņa dīvaini un naidīgi - pieaudzis radiācijas fons, mikrogravitācijas, izolācija, mākslīgā atmosfēra un apgaismojums, un monotonija sensoro stimulu braukt ilgas pēc mājām. Starp šiem faktoriem ir raksturīgi tikai mikrogravitācijas kosmosa lidojumu un diez atkārtot sauszemes apstākļos.

Pēc dawn laikmetā kosmosa izpētes tika uzskatīts par galveno briesmas nav mikrogravitācijas, un pārslodzes, un tas ir viņu aktīvi gatavojas astronauti. Ar attīstības tehnoloģiju lidojumi kļuva arvien noturīgas, un 1970. gada jūnijā padomju kosmonauti Andrijans Nikolajevs un Vitālijs Sevastjanovs veikt pirmās garās 18 dienu lidojums kosmosā, komplekts rekords ilguma nepārtrauktā filtru, un atgriezās uz Zemes... nevar stāvēt un staigāt. No astronauti stāvoklis bija nospiedošs: muskuļu atrofija, negatīvu reakciju uz daļu no sirds un asinsvadu sistēmu.

Šī situācija noveda mani pie diviem secinājumiem zinātnieki. Pirmkārt, nepieciešams attīstīt novēršanas sistēmu (tādiem notiek atkal!), Un, otrkārt, lai pētītu bezsvara uz cilvēka ķermeni (lai saprastu pamatlikumus ietekmes bezsvara stāvoklis). Tas kļuva skaidrs, ka bez liela apjoma datu par izmaiņām katrā orgānu sistēmā, lai nosūtītu astronauti kosmosā nav iespējama. Bet kā lai pētītu bezsvara uz cilvēka ķermeni bez kosmosā?

Iegremdējot bezsvara

Do zinātnieki ir atraduši Solomonic risinājumu šai problēmai - simulācijas apstākļos bezsvara uz Zemes. Šādas imitē lidojums kosmosā eksperimenti sauc modeli (vai modeļiem), un to ietekme uz ķermeni līdzīgi ietekmi bezsvara. Tā galvenie faktori, kas ietekmē stāvokli astronautiem, kļūst fiziski izkraušanas, šķidruma maiņas un trūkst atbalsta, un viņi kļuva par pamatu modeļa eksperimentu.

Mūsdienu zinātnē, neviens modelis eksperimentu nevar pilnībā reproducēt nosacījumus bezsvara, tāpēc Atkarībā no tā, ko zinātnieki plāno izpētīt rūpīgi izvēlētu objektu pētījumu un eksperimentālo modelis. Diezgan bieži lomā "subjekti" ir laboratorijas dzīvniekiem, piemēram, pelēm un žurkām, bet visvairāk vērtīgu informāciju, lai dotu eksperimentus modeli uz cilvēkiem - brīvprātīgie pārbaudīti.

Lai pētītu iedarbību bezsvara uz cilvēka ķermeņa, ir vairāki veidi. Piemēram, to var izdarīt ar incidentu uz parabolisku trajektoriju plaknē. Tas ir tikai ilgums bezsvara posma šajā gadījumā ir tik maza, ka mēs nevaram runāt par ilgtermiņa ietekmi.

Lai panāktu spēcīgāku efektu jūs varat tikai gulēt gultā, kurā galva gals būs izlaist. Gultas režīms radīs muskuļu atrofiju un pastāvīgo asins meldri galvas dos stāvokli sirds un asinsvadu sistēmas priekšmetā, ka par astronautu. Tomēr meli būs ilgs laiks - vismaz vairākas nedēļas, vēlams vairākus mēnešus.

Visvairāk neparasts, un tajā pašā laikā visvairāk aptuvenās ar ietekmi uz nulles gravitācijas modeli - par "sauso" iegremdēšana (no angļu valodas. iegremdēšana - "iedziļināšanās"), kurā cilvēks uz dažām dienām vai nedēļām, iemērkts ūdenī.

Izgudrojums šādu novērošanas modelis palīdzēja - ilgtermiņa uzturēšanās ūdenī ietekmē cilvēka organismu ir līdzīga bezsvara veidā. Pirmais imersija imersija bija "slapjā" - priekšmeti bija baseinā ar svaigu ūdeni vairākas dienas.

No vienas puses, zinātnieki spekulēt par līdzību tika apstiprināti novērotās izmaiņas, bet, no otras puses, sakarā ar pastāvīgu kontaktu ar ūdeni cilvēkiem burtiski sāka lobīšanos ādu. Testers brīvprātīgie nepalīdzēja aizsargājošu ziedi, un baseins puse kļuva melna no nasevshego viņiem un oksidēts sebum. Arī priekšmeti, ka tie nav noslīka, tika aizliegts gulēt ar baseinu, kā arī par nodokļa ārstiem bija spiesti slēgt savu uzmosties.

Tas kļuva skaidrs, ka eksperiments šādos apstākļos nav iespējams modelēt un vajadzībām būtisku uzlabojumu. Visvairāk elegants versija no tās pilnveidošanai tika piedāvāts institūta Biomedicīnas problēmas E. B. Shulzhenko un I. F. Wil Williams 70. gadu sākumā. Baseins, uz ūdensnecaurlaidīga auduma lielu teritoriju, ka objekts ir pilnīgi iegremdēta ūdens kolonnā, bet tas nav pieskarties malas un apakšā bļodu. Uz virsmas, atstājot tikai galvu un rokas no objekta.

Par "Profesora DOWELL s Head" režīmā, stingrā ārsta uzraudzībā, un pētnieki brīvprātīgo dzīvi visā eksperimenta. Izņēmums ir vakara higiēnu laikā - Netīrumi netiek notiek augstu cieņu starp zinātniekiem. Pirms došanās uz miega tests tiek izņemts no iegremdēšanas vannā, iegremdē pomyvochnaya Gurney un aizvests uz dušu. "Relax" ir atļauts ne vairāk kā 15 minūtes pēc smagā darba dienas. Kopš modeļa "sausā" iegremdēšana piemērots praktiski nemainīgs.

Kosmosā, labi, pasaule ir labāka

Man, tālu no kosmosa bioloģija, tas var likties, ka vairāk nekā 55 gadu vēsturē pilotējamo kosmosa izpētes cilvēku kosmosā pētīta tālu un plaši. Bet tas ir tikai daļēji taisnība.

Jā, pamatlikumi, kas notiek ar astronautu lidojuma, ir zināmi - bezsvara citādā veidā darba sirdi un asinsvadus, samazina šķidruma daudzumu organismā, ir muskuļu vājums un motoru ilūzija. Bet neviens zinātnieks pateiks, ka visas atvērtās izmaiņas ir aprakstītas detalizēti un nav nepieciešama turpmāka izpēte.

Neskatoties uz to, ka šajā telpā ir apmeklējuši simtiem cilvēku, visplašākos bioloģiskie pētījumi reti ietver vairāk nekā 15-20 astronauti. Pat tādi mazi, attiecībā uz statistiskās analīzes, grupa ņem vairāku gadu sagatavošanas darbu, bieži vien radot jaunu iekārtas (piemērotas prasības stingrākas no Starptautiskās kosmosa stacijas) un apmācību astronauti visu smalkumus bioloģiskā aptaujas.

Prom no burzma no zemes pētījumos, ir nosvērts un izmērīts - parasti par vienu gadu vienā eksperimentā var piedalās trīs līdz pieci astronauti, un no sākuma hipotēzes tās augļiem, lai tā varētu veikt pusducis gadiem.

Daudzi pētījumi bieži veic paralēli, gan telpā, gan "sausā", iegremdēšana, kas ļauj mums, lai salīdzinātu novērotas izmaiņas. Piemēram, ir pierādīts, ka septiņas dienas lidojumi kosmosā, un septiņas dienas iegremdēšanai izraisa līdzīgu izmaiņas sirds un asinsvadu sistēmā, kas saistīti ar izmaiņām šķidruma līdzsvaru organismā.

Gandrīz identiski izmaiņas kosmosa lidojumu un iegremdēšanu notiek ar muskuļiem: samazināja toni un samazina jaudu. Abos gadījumos tas noved pie trūkst atbalsta. Kā izrādījās, atbalsta nepieciešamo Skeleta normālai darbībai - kaulu Nav triecienslodzi kas notiek uz Zemes, kad pastaigas un darbojas, zaudēt kalcija un kļūt trausli. Bezsvara trausliem kauliem, nav bīstami, bet, kad jūs atgrieztos uz Zemes, un gadījumā, ja pārslodzes tas var izraisīt traumas.

Nepastāvot atbalsta stimulu ietekmē ne tikai kauli, bet arī muskuļus. Kad astronautu tērēta stāvoklī bezsvara viņa muskuļi sāk zaudēt savu toni, ka dažu nedēļu laikā un noved pie funkcionālām izmaiņām. Reibumā ar "sauso" iegremdēšanas, tas pats notiek - no vienas dienas zaudēt muskuļu tonusu un spēku, un, kad noņem no iegremdēšanas pārbaudi justies kā zivs ārpus ūdens.

Vienvirziena izmaiņas ļaus zinātniekiem veikt sīkāku izpēti uz Zemes, atbrīvojot laiku citām uzdevumiem astronauti.

Vēl viens svarīgs faktors kosmosa lidojumu - samazinājums fiziskās aktivitātes. Neskatoties uz to, ka katru dienu astronauti veic lielu darba apjomu diezgan aktīvi kustēties stacijās un iesaistīties fiziskajiem vingrinājumiem, slodze uz ķermeni ievērojami mazāk paliek zemes. Viss, ar kuriem tie mijiedarbojas, nav svara, pat paši. Tādēļ, lai sasniegtu mērķus, no motora prasa ļoti maz muskuļu piepūli.

Saistībā ar iegremdēšanas laiks ir aizliegta testētājs radīt nevajadzīgu muskuļu piepūli, un tas bija stingri uzraudzīta pētnieki. Savukārt objekts saņem komandu no 3-4 cilvēkiem veic kā JiNN, viņu vajadzībām un vēlmēm.

Ir svarīgi saprast, ka, neskatoties uz tehnoloģiju attīstību, ne visi pētījumi, var veikt kosmosā. Jo modeli "sauso" hidrotērpu šādu ievērojami mazāk ierobežojumu. Piemēram, magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI skeneris orbītā - izklausās fantastisks!) Un Transcranial magnētiskā stimulācija bezsvara netiek veikta pat vienu reizi, bet, pateicoties iegūto datu iegremdēšanas zinātnieki ir ideja par to, ko sagaidīt telpu.

Ir tie pētījumi, kas apgalvojums ir ne tikai tehniski sarežģīti, bet arī rada riskus astronautu. Piemēram, atceros biopsija - noņemt nelielu gabalu audiem. Šis pētījums ir nepieciešams sterilos apstākļos pieredzējis ķirurgs darbības un rokas, bet pat ar visiem nosacījumiem, ir maz iespēju komplikācijas. Par astronauti orbītā šajā nevajadzīgu risku. Tomēr, šādi pētījumi tiek veikti iegremdēšana un aicinu jūs, lai izpētītu noslēpumus ārkārtīgi sarežģītu sakārtoti skeleta muskuļos.

augstāks

Lai pastāstītu, ko tieši rezultātus var sasniegt, pateicoties "sauso" modeli iegremdēšanas, mājot uz virkni eksperimentu veltīto pētījumu muguras sāpēm un palielinātu izaugsmi astronauti pāreja uz laikā bezsvara stāvoklis.

Muguras sāpes rodas astronauti ir agrīnā dienās lidojuma, kā arī tests ar "sausā" iegremdēšanas. Iepriekšējie pētījumi neizdevās pierādīt, ka apstākļos bezsvara pārmaiņu dēļ transporta barības vielas starpskriemeļu diski palielinās, un savās struktūrās uzkrāta šķidrums. Turklāt, sāpes varētu būt saistīts ar ietekmi uz jutīgiem saknēm muguras smadzenes, kā rezultātā palielinās garuma mugurkaula.

Šo traucējumu cēlonis, kā to liecina veikto VDK RF studijām - IBMP RAS vairāku gadu var samazināt muskuļu tonusa, muguras izstiepēja. Ar klātbūtni iesaistīto saglabājot stāju muskuļiem pieņēmums, izvirzīja V. S. Gurfinkel vēl 1965. gadā.

Izmaiņas tonis ir muskuļi - kāju ekstensors regulāri reģistrēti iepriekšējos modelēšanas pētījumiem. Tātad, tur bija pamatu uzskatīt, ka ar bezsvara apstākļos arī samazinās muskuļu tonuss muguru, ka iesaistīto saglabāt stāju pasaulē (tie tiek saukti par "ietvaros"), kur gravitācijas slodze liek viņiem palikt labā stāvoklī.

Lai pārbaudītu šo hipotēzi, virkni simulācijas eksperimentu ar "sauso" iegremdēšanas dažāda ilguma - no sešām stundām līdz piecām dienām. Tajā pašā laikā mācījās muskuļu tonuss atpakaļ ar mērījumiem to šķērseniskajā stingrību; paralēli rezonanses līdzekļi Vibrographs, miotonometry MRI izmeklēti izmaiņas mugurkaulā. Turklāt zinātnieki mēra augstumu un raksturu jaunajos novērtēta sāpes.

Rezultāti parādīja, ka sāpes nav saistīts ar radicular sāpes, un tas ir muskuļu raksturs, bez apstarošanas. Uzturēšanās ar gravitācijas noplūdi pavada samazināts toni (vai šķērseniskās stīvums) montētāji, kas pieder grupai posturālas muskuļiem, darot to pirmajās stundās un dienās, šis process notiek, jo īpaši izteiksme.

Šīs izmaiņas izraisīja lielāku astronautu pieaugumu mikrogravitācijas. Mugurkaula jostas daļā, saskaņā ar MRI, lai palielinātu augstumu starpskriemeļu disku un nogludināta jostas lordosis.

Pētījuma grupas, kas izmanto līdzekli profilaksei, piemēram, kostīmu aksiālā slodze "Penguin" un aparatūras kompleksa myostimulation un novērtēšana smaguma sāpes, kā arī palielinot likmes bija zemākas, salīdzinot ar grupu, "tīru" iegremdēšana bez līdzekļu izmantošanu profilakse.

Ne tikai kosmosa

Modelis "sausais" iegremdēšana diezgan labi attēlo kosmisko traucējumiem, bet kas nav, vairāk un palīdz cīnīties pret dažām slimībām. Piemēram, hidrotērpi pirtis kurss sniedz palīdzību cilvēkiem ar pārmērīgi paaugstinātu muskuļu tonusu un novērš to pilnībā pārvietojas.

Veikt iegremdēšana vannā - labs veids, kā samazināt asinsspiedienu. Šī procesa mehānisms ir vienkāršs: ambient persona izspiež ūdeni no asins un limfas kuģiem centrālajā perifērās asins plūsmas, To uztver ķermeni kā overabundance šķidruma un noved pie tā noņemšanas (protams - biežāka urinēšana) un zemākā spiediens. Starp citu, lai sasniegtu šo efektu, tad iegremdēšana nav nepieciešams, lai būtu "sausā" - iespējams, daudzi ir pamanījuši, ka reisa laikā sāk vēlas uz tualeti, un tagad jūs zināt, kāpēc.

Modeļa eksperimenti tiek veikta īpašos medicīnas vai zinātnes iestādēm aprīkoti ar unikālu aprīkojumu saskaņā ar augsti kvalificētu pētnieku uzraudzībā. Pašlaik SSC RF - IBMP RAS eksperimentē, izmantojot piecu dienu "sausā" iegremdēšanas.

Interesanti, ka izmaiņas, kas rodas organismā iegremdētā varat simulēt ne tikai lidojums kosmosā, bet arī valsts senils sarcopenia - vecumu saistītā atrofiju skeleta muskulatūru. Šo iegremdēšana tiek izmantota pirmo reizi zemas frekvences electromyostimulation kāju muskuļiem, kuru mērķis ir novērst negatīvas izmaiņas muskuļos. Pētījumi par jaunajiem, bet detrenirovannyh testa brīvprātīgie tiks atlasīti visefektīvākā protokolus elektrisko stimulāciju.

Pēc pabeigšanas iegremdēšanas pārbaudi jāiziet dažādus testus, kas novērtē to, kā mainījusies muskuļu tonuss, to struktūru, kā arī vertikālais statīvs un brīvprātīgie gaita.

Publikācijas, kas veltīta medicīnas un bioloģisko eksperimentu telpu un to modelēšanu, ir reti. Šis raksts tika uzskatīts tikai neliela daļa no šo milzīgo tēmām, tai skaitā veselības astronautiem klāja stacijas, satelītu palaišanu, apdzīvotās dzīvnieki, modeļa eksperimenti saistīti primātiem un kosmosa tehnoloģiju rehabilitācijai pacientiem.

literatūra

I. B. Kozlovsky, D. A. Maksimovs, Yu I. Voronkov, MI Sunda, V. N. Ardashev, IA G. Dorogan-Sushchev, IA V. Rukavishnikov. Izmaiņas mugurkaula jostas daļas un akūtām muguras sāpēm, kad pakļauti 3 dienu "sauso" iegremdēšanas // Kremļa zāles. Klīniskā Gazette. — 2015. — № 2.

I. V. Rukavishnikov, LA E. Amirov, T. B. Kukoba, E. S. Tomilovskaya, IA B. Kozlovsky. Ietekme gravitācijas izkraut toni muskuļus muguras // Cilvēka fizioloģija. — 2017. — № 3.