"Ci sono persone il cui lavoro - che giace in una vasca da bagno": come studiare gli effetti dell'assenza di peso sulla salute degli astronauti

Ci sono persone il cui lavoro - che giace in una vasca da bagno. Sdraiati per ore, anche giorni e giorni (e pagati per farlo). Tuttavia, non invidio loro - stiamo parlando di partecipanti di complessi esperimenti scientifici, in cui i medici da Istituto per i Problemi Biomedici, Accademia Russa delle Scienze condizioni di esposizione studio umani simili a condizioni assenza di peso. Di per sé, questa esperienza, come ogni lunga permanenza nello spazio, con un conseguente cattivo funzionamento del corpo.

A proposito di come e perché è stato inventato da un modo di immersione "a secco" e ciò che la ricerca dei risultati che consente di ottenere, abbiamo chiesto di parlare con il personale IBMP RAS Amore Ilya Amirov e Rukavishnikov. Inoltre, si consiglia di familiarizzare con i partecipanti diario "dive", che è durato cinque giorni, un ingegnere e un divulgatore della cosmonautica Alexander Khokhlov. Le registrazioni sono state effettuate direttamente durante il periodo dell'esperimento.

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Rimanendo nello spazio, anche in nave spaziale ben protetto, influisce negativamente sulla salute degli astronauti. In volo spaziale quasi tutto per il corpo estraneo e ostile - la radiazione aumentata di fondo, microgravità, isolamento, atmosfera artificiale e illuminazione, e la monotonia di stimoli sensoriali di guidare in nostalgia di casa. Tra questi fattori è specifico solo alla microgravità del volo spaziale e difficilmente riproducibili in condizioni terrestri.

Agli albori dell'era dell'esplorazione spaziale è stata considerata il pericolo principale non è microgravità, e il sovraccarico, ed è a lui attivamente preparando astronauti. Con il progresso della tecnologia i voli sono diventati sempre più persistente, e nel giugno del 1970, Soviet cosmonauti Andrian Nikolayev e Vitaly Sevastyanov fare un volo spaziale prima lunga di 18 giorni, record di set per tutta la durata del filtro di continuo, ed è tornato sulla Terra... non può stare in piedi e camminare. Lo stato degli astronauti era deprimente: atrofia muscolare, reazioni negative da parte del sistema cardiovascolare.

Questo stato di cose mi ha portato a due conclusioni degli scienziati. In primo luogo, la necessità di sviluppare il sistema di prevenzione (per esempio accade di nuovo!) E, in secondo luogo, per studiare l'effetto dell'assenza di gravità sul corpo umano (al fine di comprendere le leggi fondamentali di influenza assenza di peso). E 'diventato chiaro che, senza una grande quantità di dati circa i cambiamenti in ogni sistema di organi di inviare astronauti nello spazio è impossibile. Ma come per studiare l'effetto dell'assenza di gravità sul corpo umano senza spazio?

Immersione in assenza di gravità

Gli scienziati hanno trovato una soluzione salomonica a questo problema - simulazione delle condizioni di assenza di peso sulla Terra. Tali simulando esperimenti di volo spaziale chiamato modello (o modelli), e il loro effetto sul corpo simili agli effetti dell'assenza di peso. Dal momento che i principali fattori che influenzano la condizione degli astronauti, diventare fisicamente scarico, spostamenti di liquidi e mancanza di sostegno, e hanno costituito la base di esperimenti modello.

Nella scienza moderna, non un modello esperimento non può riprodurre pienamente le condizioni di assenza di peso, in modo da A seconda di quello che gli scienziati hanno in programma di studiare attentamente oggetto di studio scelto e sperimentale modello. Molto spesso nel ruolo di "soggetti" sono gli animali da laboratorio, come topi e ratti, ma le informazioni più preziose per dare gli esperimenti modello sulle persone - volontari testati.

Per studiare l'effetto dell'assenza di gravità sul corpo umano, ci sono diversi modi. Ad esempio, questo può essere fatto in incidente su un piano traiettoria parabolica. Questo è solo la durata della fase di assenza di peso in questo caso è così piccolo che non si può parlare circa gli effetti a lungo termine.

Per ottenere gli effetti più forti si può semplicemente sdraiarsi sul letto, in cui verrà omesso il lato testa. Il riposo a letto porterà ad atrofia muscolare e giunchi sangue permanenti alla testa porterà lo stato del sistema cardiovascolare del soggetto a quello dell'astronauta. Tuttavia, si trovano avrà un lungo periodo di tempo - almeno diverse settimane, preferibilmente di diversi mesi.

Il più insolito e, allo stesso tempo, la più approssimativa agli effetti del modello a gravità zero - un'immersione "a secco" (dall'inglese. immersione - "immersione"), in cui l'uomo per un paio di giorni o settimane immersa in acqua.

Invenzione, il seguente modello di osservazione ha aiutato - lunga permanenza in acqua colpisce il corpo umano simile a modo assenza di gravità. La prima immersione di immersione sono stati "bagnato" - i soggetti erano in piscina con acqua fresca per diversi giorni.

Da un lato, gli scienziati ipotizzano circa la somiglianza sono stati confermati i cambiamenti osservati, ma d'altra parte, a causa del costante contatto con l'acqua nelle persone letteralmente iniziate staccava la pelle. Tester volontari non ha aiutato pomata protettiva, e il lato piscina è diventato nero dalla nasevshego loro e sebo ossidato. Inoltre, i soggetti che non sono annegati, era proibito a dormire in piscina, e il sui medici del dazio sono state costrette a chiudere la loro scia.

E 'diventato chiaro che l'esperimento in queste condizioni è impossibile modellare e ha bisogno di un miglioramento sostanziale. La versione più elegante del suo miglioramento è stato offerto presso l'Istituto di biomedica problemi E. B. Shulzhenko e I. F. Wil Williams nei primi anni '70. Piscina coperta impermeabile vasta area tessuto che il soggetto è stato completamente immerso nella colonna d'acqua, ma non tocca i lati e sul fondo della ciotola. In superficie, lasciando solo la testa e le mani del soggetto.

La modalità "testa del professor Dowell", sotto la stretta supervisione di un medico e ricercatori volontari vive tutto l'esperimento. L'eccezione è durante igiene sera - Dirt non è tenuto in grande considerazione tra gli scienziati. Prima di andare a test di sonno è preso fuori dal bagno di immersione, immerso nella barella pomyvochnaya e prese per la doccia. "Relax" è non più di 15 ° minuto, in una giornata pesante di lavoro. Poiché il modello di "secco" immersione applicato praticamente invariata.

Nello spazio, beh, il mondo è migliore

L'uomo, lontano dalla biologia spazio, può sembrare che una più di 55 anni di storia di esplorazione dello spazio con equipaggio umano nello spazio studiato lungo e in largo. Ma questo è vero solo in parte.

Sì, le leggi fondamentali che accadono a un astronauta in volo, sono noti - in assenza di gravità in modo diverso lavorando cuore e vasi sanguigni, riduce la quantità di liquido nel corpo, ci sono debolezza muscolare e motore illusione. Ma nessuno scienziato vi dirà che tutte le modifiche aperti sono descritte in dettaglio e non richiedono ulteriori studi.

Nonostante il fatto che nello spazio hanno visitato centinaia di persone, più ampie indagini biologiche raramente includono più di 15-20 astronauti. Anche così piccolo, in termini di analisi statistiche, il gruppo richiede diversi anni di lavoro preparatorio, spesso creando una nuova attrezzature (adatto per i severi requisiti della Stazione Spaziale Internazionale) e la formazione degli astronauti tutte le sottigliezze del biologico sondaggi.

Lontano dal trambusto degli studi terra sono calmo e misurato - di solito per un anno in una sola lattina esperimento partecipare da tre a cinque astronauti, e dalla nascita delle ipotesi per il suo frutto, in modo che possa prendere mezza dozzina di anni.

Molti studi sono spesso svolte in parallelo, sia nello spazio e nel immersion "a secco" che ci permette di confrontare i cambiamenti osservati. Ad esempio, è dimostrato che i sette giorni di volo spaziale, e sette giorni di immersione cause simili cambiamenti nel sistema cardiovascolare associati con cambiamenti di equilibrio fluido nel corpo.

cambiamenti quasi identiche in volo spaziale e l'immersione si verificano con muscoli: ridotto il loro tono e diminuisce la potenza. In entrambi i casi, questo porta alla mancanza di sostegno. Come si è scoperto, il muscolo-scheletrico necessario supporto per il normale funzionamento - in osso senza carichi d'urto che si verificano sulla Terra quando camminare e correre, perdono calcio e diventano fragili. In ossa fragili microgravità non sono pericolosi, ma quando si torna sulla Terra, e in caso di sovraccarico può causare lesioni.

In assenza di supporto incentivo non riguarda solo ossa ma anche i muscoli. Una volta che l'astronauta entra in uno stato di assenza di peso, i muscoli cominciano a perdere il loro tono, che nel giro di poche settimane e porta a cambiamenti funzionali. Sotto l'influenza della immersion "a secco", la stessa cosa accade - da un giorno a perdere il tono muscolare e la forza, e quando viene rimosso dalla sensazione di test di immersione come un pesce fuor d'acqua.

modifiche unidirezionali consentono agli scienziati di condurre studi più dettagliati sulla Terra, liberando tempo per altre astronauti compiti.

Un altro fattore importante del volo spaziale - una diminuzione dell'attività fisica. Nonostante il fatto che ogni giorno gli astronauti eseguono una grande quantità di lavoro muoversi abbastanza attivamente nelle stazioni e impegnarsi in esercizio fisico, il carico sul corpo rimane sostanzialmente meno terra. Tutto ciò con cui interagiscono, non ha alcun peso, anche se stessi. Pertanto, per raggiungere gli obiettivi del motore richiede il minimo sforzo muscolare.

Nel contesto di immersione è vietata tester generare sforzo muscolare inutile, e questo è stato ricercatori strettamente monitorati. In cambio, il soggetto riceve un comando da 3-4 persone che svolgono come un jinn, i loro bisogni e desideri.

E 'importante capire che, nonostante i progressi della tecnologia, non tutti gli studi possono essere eseguiti nello spazio. Nel modello di "a secco" immersione tali restrizioni significativamente inferiore. Ad esempio, la risonanza magnetica (MRI scanner in orbita - sembra fantastico!) E stimolazione magnetica transcranica assenza di peso non è effettuata anche una sola volta, ma grazie ai dati ottenuti in immersione, gli scienziati ha un'idea di cosa aspettarsi in spazio.

Ci sono quegli studi che affermazione è non solo tecnicamente difficile, ma comporta anche rischi per l'astronauta. Ad esempio, richiamare la biopsia - la rimozione di un piccolo pezzo di tessuto. Questo studio richiede condizioni sterili con esperienza operativa e le mani del chirurgo, ma anche con tutte le condizioni ci sono poche possibilità di complicazioni. Per gli astronauti in orbita questo rischio inutile. Tuttavia, tali studi sono effettuati in immersione e vi invitano a scoprire i segreti di estremamente difficile muscolo scheletrico organizzato.

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A dire esattamente ciò che i risultati possono essere raggiunti grazie al modello "a secco" di immersione, di sosta su una serie di esperimenti dedicati allo studio del dolore alla schiena e aumentare la crescita degli astronauti durante la transizione verso assenza di peso.

Il mal di schiena si verificano in astronauti nei primi giorni di volo, così come in prova in un'immersione "a secco". Precedenti studi non sono riusciti a dimostrare che in condizioni di assenza di peso a causa di cambiamenti trasportare le sostanze nutrienti dischi intervertebrali aumenta, e all'interno delle loro strutture accumulato liquido. Inoltre, il dolore può essere dovuto all'impatto sulle radici sensibili del midollo spinale a seguito di aumento di lunghezza della colonna vertebrale.

La causa di questi disturbi, come dimostrato da studi condotti in SSC RF - IBMP RAS per un certo numero di anni può essere una riduzione del tono muscolare, estensori dorsali. L'ipotesi della presenza dei muscoli coinvolti nel mantenimento della postura, è stata avanzata dal V. S. Gurfinkel più nel 1965.

Cambiamento di tono nei muscoli - estensore della gamba regolarmente registrato negli studi di modellazione precedenti. Quindi c'erano motivi per ritenere che, in condizioni di assenza di peso diminuisce anche indietro il tono muscolare che coinvolti nel mantenere la postura nel mondo (sono chiamati "dentro"), dove il carico gravitazionale li induce a rimanere in buona forma.

Per verificare questa ipotesi, una serie di esperimenti di simulazione con l'immersione "a secco" di diversa durata - da sei ore per cinque giorni. Allo stesso tempo, ha studiato di nuovo il tono muscolare con la misura della loro rigidità trasversale; parallele mezzi di risonanza Vibrographs, miotonometry MRI hanno studiato i cambiamenti della colonna vertebrale. Inoltre, gli scienziati hanno misurato l'altezza e la natura di emergere valutata dolore.

I risultati hanno mostrato che il dolore non è legato al dolore radicolare, ed è natura muscolare, senza irradiazione. Rimanere sotto scarico a gravità è accompagnata dalla diminuzione del tono (o trasversale rigidità) montatori, appartenente al gruppo dei muscoli posturali, farlo nelle prime ore e giorni, questo processo va in particolare espressione.

Questi cambiamenti hanno comportato un aumento della crescita astronauti in condizioni di microgravità. Nella colonna lombare, secondo la risonanza magnetica, per aumentare l'altezza dei dischi intervertebrali e lisciato lordosi lombare.

Il gruppo di ricerca, che ha utilizzato un mezzo di prevenzione, come il carico assiale costume "Pinguino" e hardware complesso Miostimolazione e la valutazione della gravità del dolore, oltre che un aumento dei tassi erano più bassi rispetto al gruppo di immersione "pura", senza l'uso di mezzi prevenzione.

Non solo per lo spazio

Modello immersion "a secco" abbastanza bene riproduce le perturbazioni cosmiche, ma a parte questo, di più e aiuta a combattere alcune malattie. Ad esempio, i bagni di immersione porta naturalmente sollievo alle persone con eccessivo aumento del tono muscolare e impedisce loro di muoversi completamente.

Prendete un bagno di immersione - un buon modo per abbassare la pressione sanguigna. Il meccanismo del processo è semplice: persona ambient spreme acqua dai vasi sanguigni e linfatici nel flusso sanguigno periferico centrale, Essa viene percepita dal corpo come una sovrabbondanza di fluido e porta a sua rimozione (naturalmente - aumento della minzione) ed inferiore pressione. Tra l'altro, al fine di ottenere questo effetto, l'immersione non è necessario essere "a secco" - forse, molti hanno notato che durante il viaggio comincia a volere la toilette, e ora so perché.

esperimenti vengono effettuate in stabilimenti medici o scientifici speciali dotate di equipaggiamento unico sotto la supervisione di ricercatori altamente qualificati. Attualmente, la SSC RF - IBMP RAS sta sperimentando l'uso di una cinque giorni di immersione "a secco".

È interessante notare che i cambiamenti che si verificano nel corpo in immersione in grado di simulare non solo il volo spaziale, ma anche lo stato di senile sarcopenia - atrofia legata all'età della muscolatura scheletrica. Questa immersione è usato per i muscoli electromyostimulation bassa frequenza delle gambe prima volta volti a prevenire cambiamenti sfavorevoli nel muscolo. Gli studi sui giovani, ma detrenirovannyh volontari dei test saranno selezionati i maggior parte dei protocolli efficaci di stimolazione elettrica.

Dopo il completamento del test di immersione deve superare una serie di test che valutano come il tono muscolare mutato, la loro struttura, così come il supporto verticale e volontari l'andatura.

Pubblicazioni, dedicato ad esperimenti medici e biologici nello spazio e la loro modellazione, sono rari. Questo articolo è stato considerato solo una piccola parte di questo vasto argomenti, tra cui la salute degli astronauti a bordo della stazione, lanci di satelliti, animali abitati, gli esperimenti sui primati modello e tecnologia spaziale nella riabilitazione dei pazienti.

letteratura

I. B. Kozlovsky, D. A. Maksimov, Yu I. Voronkov, MI Sund, V. N. Ardashev, IA G. Dorogan-Sushchev, IA V. Rukavishnikov. Le variazioni del dolore della colonna vertebrale lombare e schiena acuto quando esposti a 3 giorni di immersione "a secco" // medicina Cremlino. Gazette clinica. — 2015. — № 2.

I. V. Rukavishnikov, LA E. Amirov, T. B. Kukoba, E. S. Tomilovskaya, IA B. Kozlovsky. Influenza del scarico gravitazionale il tono dei muscoli della schiena // Fisiologia Umana. — 2017. — № 3.