"Има хора, чиято работа - лежат във вана": как да се проучи ефекта на безтегловността върху здравето на астронавтите

Има хора, чиято работа - лежат във вана. Легнете в продължение на часове, дори дни наред (и се плаща за това). Въпреки това, не им завиждам - ​​ние говорим за участниците на сложни научни експерименти, в които лекари от Институт за биомедицински проблеми, Руската академия на науките условия проучване на въздействието върху човека, подобни на условията безтегловност. Сам по себе си този опит, като всеки продължителен престой в космоса, в резултат на неизправност на тялото.

За това как и защо е изобретен от пътя на "сух" потапяне и какви изследвания резултати тя позволява да се получи, ние поискахме да говори с персонала IBMP RAS Любовта Иля Amirov и Рукавишников. В допълнение, ние предлагаме да се запознаете с участниците дневник "гмуркане", която продължи пет дни, инженер и популяризатор на космонавтиката Александър Khokhlov. Записите са направени директно по време на път, за експеримента.

---

Да останеш в пространството, дори и на добре защитени космически кораб, оказват неблагоприятно въздействие върху здравето на астронавтите. В космически полет почти всичко за странен и враждебен на тялото - увеличаване на радиационния гама-фон, микрогравитация, изолация, изкуствен атмосфера и осветление и монотонността на сензорни стимули за шофиране в носталгия. Един от тези фактори е специфична само на микрогравитация на космическите полети и едва ли възпроизвеждат по време на наземни условия.

В зората на ерата на космическите изследвания се счита за основната опасност не е на микрогравитация и претоварване, и то е, за да го подготвят активно астронавти. С напредването на технологиите полетите стават все повече и повече устойчиви, а през юни 1970 г., съветски космонавти Андриян Николаев и Виталий Севастиянов направите първо дълго 18-дневен полет, набор рекорд за времето на непрекъснато филтър, и се върна на Земята... не мога да понасям и ходи. Състоянието на астронавтите е депресиращо: мускулна атрофия, негативни реакции от страна на сърдечно-съдовата система.

Това състояние на нещата ме доведе до две заключения на учените. На първо място, необходимостта от разработване на система за превенция (до такава случи отново!) И, второ, за проучване на ефекта на безтегловността върху човешкото тяло (с цел да се разбере основните закони на влияние безтегловност). Стана ясно, че без голямо количество данни за промените във всяка система от органи за изпращане на астронавти в космоса е невъзможно. Но как да се проучи ефекта на безтегловността върху човешкото тяло, без пространство?

Потапяне в безтегловност

Имате учени са открили Solomonic решение на този проблем - симулация на условията на безтегловност на Земята. Такива симулиращи полет експерименти наречен модел (или модели), и тяхното въздействие върху организма, подобен на ефекта на безтегловност. Тъй като основните фактори, влияещи върху състоянието на астронавтите, стават физически разтоварване, преразпределението на течностите и липсата на подкрепа, а те в основата на моделни експерименти.

В съвременната наука, никой модел експеримент не могат напълно да се възпроизвеждат условията на безтегловност, така че В зависимост от това, което учените планират да проучи внимателно избран обект на изследване и експериментално модел. Много често в ролята на "субекти" са лабораторни животни като мишки и плъхове, но най-ценна информация, за да се получи експерименти модел на хора - доброволци тествани.

За да се изследва влиянието на безтегловността върху човешкото тяло, има няколко начина. Например това може да бъде направено в инцидента на параболична траектория самолет. Това е само продължителността на безтегловност фаза в този случай е толкова малка, че не можем да говорим за дългосрочните ефекти.

За да се постигне по-силни ефекти може просто да лежат на леглото, в което най-високия край ще бъдат пропуснати. Почивката на легло ще доведе до мускулна атрофия и постоянни кръвни втурва към главата ти ще донесе на състоянието на сърдечно-съдовата система на пациента с тази на астронавта. Въпреки това, лъжа ще има дълго време - поне няколко седмици, за предпочитане няколко месеца.

Най-необичайните и, в същото време най-приблизителни към ефектите на нулева гравитация модел - на потапяне "сух" (от английски език. потапяне - "потапяне"), в което човекът за няколко дни или седмици потопен във вода.

Изобретение, следния модел наблюдение помогна - дълъг престой във водата се отразява на човешкото тяло, подобно на безтегловност начин. Първото потапяне потапяне са "мокро" - физически е бил в басейна с прясна вода в продължение на няколко дни.

От една страна, учени предполагат за сходството на бяха потвърдени Наблюдаваните промени, но, от друга страна, се дължи на контакт постоянно с вода при хора буквално започнаха отлепване на кожата. Тестери доброволци не помогна защитен мехлем, а край басейна почерня от nasevshego тях и окисляват себум. Също така, темите, че те не са се удавили, беше забранено да спя в басейна, а дежурният лекарите бяха принудени да затворят след себе си.

Стана ясно, че на експеримента в такива условия е невъзможно да се моделират и се нуждае от значително подобрение. Най-елегантен вариант на нейното усъвършенстване бе предложена в Института по биомедицински проблеми Д. Б. Shulzhenko и I. F. Уил Уилямс в началото на 70-те години. Басейн покрит водоустойчив плат голяма площ, че темата е напълно потопен във водния стълб, но не докосвайте стените и дъното на купата. На повърхността, оставяйки само главата и ръцете на този въпрос.

Режимът "Професор Дауъл е началник", под внимателното наблюдение на лекар и изследователи доброволци живот по време на експеримента. Изключение прави по време на вечерна хигиена - Dirt не е на висока почит сред учените. Преди да си тест сън е извадено от потапяне баня, потопен в носилката на pomyvochnaya и отведен в банята. "Релакс" не повече от 15 минути се допуска върху работата тежък ден. Тъй като моделът на "сух" потапяне прилага практически непроменен.

В пространство, добре, светът е по-добре

Човече, далеч от космоса биология, тя може да изглежда, че повече от 55-годишна история на пилотирани човешкото изследване на космоса в космоса учи надлъж и нашир. Но това е вярно само отчасти.

Да, основните закони, които се случват, за да астронавт в полет, са известни - в безтегловност по различен начин работа сърцето и кръвоносните съдове, намалява количеството на течности в тялото, има мускулна слабост и мотор илюзия. Но никой учен ще ви кажа, че всички отворени промени са описани подробно и не се нуждаят от допълнително проучване.

Въпреки факта, че в пространството има посетили стотици хора, най-обширните биологични проучвания рядко са повече от 15-20 астронавти. Дори като малък, от гледна точка на статистическия анализ, групата отнема няколко години подготвителна работа, често създаване на нов оборудване (подходящ за изискванията за строги от Международната космическа станция) и обучение на астронавти всички тънкостите на биологичното проучвания.

Далеч от суматохата на проучванията на земята са улегнал и измерва - обикновено за една година в един експеримент консерва участват три до пет астронавти, а от началото на хипотезата за плода си, така че тя да може да се половин дузина години.

Много изследвания често се провеждат паралелно, както в пространството и в потапянето "сух", която ни позволява да сравните Наблюдаваните промени. Например е показано, че седемте дни на космически полет и седем дни на потапяне причина подобни промени в сърдечно-съдовата система, свързани с промени в баланса на течностите в тялото.

Почти идентични промени в космическите полети и потапяне се случват с мускули: намален техния тонус и намалява силата. И в двата случая това води до липса на подкрепа. Както се оказа, че е необходимо подпомагане опорно-двигателния апарат за нормалното функциониране - костта в без вибрации и сътресения, които се случват на Земята, когато ходене и тичане, губят калций и да стане чуплива. В безтегловност чупливи кости не са опасни, но когато се върне на Земята, а в случай на претоварване може да доведе до нараняване.

При липса на подкрепа стимул засяга не само костите, но и мускулите. След като космонавт отива в състояние на безтегловност, мускулите му започват да губят тонус им, че в рамките на няколко седмици и води до функционални промени. Под влияние на "сух" потапяне, едно и също нещо се случва - от един ден до губят мускулния тонус и сила, и когато отстранен от теста потапяне усещането за като риба на сухо.

Еднопосочни промени дават възможност на учените да провеждат по-подробни изследвания на Земята, освобождавайки време за други задачи астронавти.

Друг важен фактор за космически полети - намаляване на физическата активност. Въпреки факта, че всеки ден астронавтите извършват голям обем от работа доста активно се движат в гарите и да се ангажират с физически упражнения, натоварването върху тялото остава значително по-малко земята. Всичко, с които те си взаимодействат, не разполага с тегло, дори и себе си. Следователно, за да се постигнат целите на двигателя изисква много малко мускулно натоварване.

В контекста на потапяне е забранено тестер генерира излишно мускулно натоварване, и това е строго наблюдавани изследователи. В замяна на това темата се изпраща команда от 3-4 души, извършващи като джин, техните нужди и желания.

Важно е да се разбере, че въпреки напредъка в областта на технологиите, не всички проучвания може да се извърши в пространството. В модела на "сух" потопяеми такива ограничения значително по-малко. Например, ядрено-магнитен резонанс (MRI скенер в орбита - звучи фантастично!) И транскраниална магнитна стимулация безтегловност не се извършва нито веднъж, но благодарение на данните, получени при потапяне, учените има представа за това какво да очакваме в пространство.

Има такива изследвания, че изявлението е не само технически трудно, но и води до рискове за космонавт. Например, припомни биопсия - отстраняване на една малка част от тъкан. Това изследване изисква стерилни условия опитен хирург операционната и ръце, но дори и с всички условия има малък шанс от усложнения. За астронавти в орбита този ненужен риск. Независимо от това, тези изследвания се извършват в потапяне и поканите да изследват тайните на изключително трудно подредени скелетните мускули.

по-висок

За да кажа точно какви резултати могат да бъдат постигнати благодарение на "сух" модел на потапяне, задържане на поредица от експерименти, посветени на изучаването на болки в гърба и увеличаване на растежа на астронавтите по време на прехода към безтегловност.

Болки в гърба се случи в астронавти в първите дни на полет, както и в тест в "сух" потапяне. Предишни изследвания не успяха да покажат, че в условия на безтегловност, дължащи се на промени транспорт хранителни вещества междупрешленните дискове се увеличава, а в рамките на техните структури натрупаната течност. В допълнение, болката може да се дължи на влиянието на чувствителните корените на гръбначния мозък в резултат на увеличение на дължината на гръбначния стълб.

Причината за тези заболявания, както е показано от проучвания, проведени в SSC RF - IBMP RAS в продължение на няколко години, може да бъде намаляване на мускулния тонус, обратно екстензори. Предположението за наличие на мускулите, участващи в поддържането на поза, беше предложена от В. S. Gurfinkel още през 1965.

Промяна на тон в мускулите - разтегателен крак редовно записано в предишните проучвания за моделиране. Така че има основание да се допусне, че при безтегловни условия също намалява мускулния тонус назад, че участващи в поддръжка поза в света (те се наричат ​​"по"), където гравитационното натоварване ги кара да остане в добра форма.

За да се изследва тази хипотеза, серия от симулационни експерименти с "сух" потапяне на различна продължителност - от шест часа до пет дни. В същото време учи мускулния тонус завръща с измерване на тяхната напречна твърдост; паралелни резонансни средства Vibrographs, miotonometry MRI разследвани промени на гръбначния стълб. Освен това, учените измерват височината и характера на възникващите оценява болка.

Резултатите показват, че болката не е свързана с кореновата болка, и е мускулести в природата, без облъчване. Отсядайки при заустване на гравитацията е съпроводено с намален тонус (или напречна коравина) монтажници, които принадлежат към групата на ортостатична мускули, да го прави в първите часове и дни, този процес върви особено изразяване.

Тези промени са довели до голям икономически растеж в условията на микрогравитация астронавт. В областта на лумбалните прешлени, според ЯМР, за да се увеличи височината на гръбначните дискове и заглажда лумбален лордоза.

изследователска група, която се използва средство за превенция, като костюм осово натоварване "Penguin" и хардуер комплекс Миостимулация на и оценка на тежестта на болката, както и повишени нива са по-ниски в сравнение с групата на "чист" потапяне без използването на средство превенцията.

Не само за пространство

Модел "сух" потапяне доста добре пресъздава космически смущения, но освен това, все повече и помага в борбата с някои заболявания. Например, вани за потапяне разбира се носи облекчение за хората с прекалено повишен мускулен тонус и им пречи напълно да се движи.

Вземете потапяне баня - един добър начин за понижаване на кръвното налягане. Механизмът на този процес е проста: стайна човек изстисква вода от съдовете кръвта и лимфните в централната кръвния поток периферни, Това се възприема от тялото като изобилие на течност и води до отстраняването му (естествено - повишено уриниране) и долната налягане. Между другото, за да се постигне този ефект, потапянето не е необходимо да е "сух" - може би, много от тях са забелязали, че по време на пътуването започва да искате тоалетната, а сега вие знаете защо.

Моделни експерименти се извършват в специални медицински или научни заведения, където има уникална техника под ръководството на висококвалифицирани изследователи. Понастоящем SSC RF - IBMP RAS се експериментират с използването на пет дни "сух" потапяне.

Интересното е, че промените, които настъпват в организма при потапяне могат да симулират не само космически полети, но също така и за състоянието на сенилна саркопения - възраст, свързана с атрофия на скелетната мускулатура. Това потапяне се използва за мускулите нискочестотна electromyostimulation краката първи път, насочени към предотвратяване на неблагоприятни изменения в мускулите. Изследвания върху младите, но detrenirovannyh тестови доброволци ще бъдат избрани най-ефективните протоколите на електрическа стимулация.

След приключване на теста за потапяне трябва да преминат различни тестове, които оценяват как променения мускулен тонус, тяхната структура, както и вертикална стойка и походка доброволци.

Публикации, посветени на медицински и биологични експерименти в космоса и тяхното моделиране, са рядкост. Тази статия е била разглеждана само една малка част от тази огромна теми, включително и здравето на астронавтите на борда на станцията, изстрелвания на спътници, обитавани животни, моделни експерименти с примати и космически технологии в рехабилитацията на пациенти.

литература

I. Б. Kozlovsky, D. А. Максимов, Yu I. Воронков, MI Кумлинге, В. Н. Ardashev, IA Г. Dorogan-Sushchev, IA V. Рукавишников. Промени в болката на лумбални прешлени и остър, когато са изложени на 3-дневно "сух" потапяне // Кремъл медицина. Клинична вестник. — 2015. — № 2.

I. V. Рукавишников, LA E. Amirov, Т. Б. Kukoba, Е. S. Tomilovskaya, IA Б. Kozlovsky. Влияние на гравитационно разтоварване тонуса на мускулите на гърба // Физиология на човека. — 2017. — № 3.