"Há pessoas cujo trabalho - deitado em uma banheira": como estudar o efeito da ausência de gravidade sobre a saúde astronautas
Formando / / December 19, 2019
Há pessoas cujo trabalho - deitado em uma banheira. Deite-se por horas, até mesmo dias a fio (e ser pago por isso). No entanto, não invejo - nós estamos falando sobre os participantes de experimentos científicos complexos, nos quais os médicos de Instituto de Problemas Biomédicos, Academia Russa de Ciências estudo humanos condições de exposição semelhantes às condições imponderabilidade. Por si só, esta experiência, como qualquer longa estadia no espaço, resultando em um mau funcionamento do corpo.
Sobre como e por que foi inventado por meio de uma imersão "seca" e que os resultados da investigação que lhe permite obter, pedimos para falar com o pessoal IBMP RAS Amor Ilya Amirov e Rukavishnikov. Além disso, sugerimos familiarizar com os participantes do diário "mergulho", que durou cinco dias, um engenheiro e um divulgador da cosmonáutica Alexander Khokhlov. As gravações foram feitas directamente durante o tempo da experiência.
Ficar no espaço, mesmo no navio de espaço bem protegido, afeta negativamente a saúde dos astronautas. No voo espacial quase tudo para o corpo estranho e hostil - fundo aumento da radiação, microgravidade, isolamento, atmosfera artificial e de iluminação, e a monotonia de estímulos sensoriais para conduzir em saudade. Entre esses fatores é específico para apenas o microgravidade do vôo espacial e dificilmente reprodutível em condições terrestres.
No alvorecer da era da exploração espacial foi considerada o principal perigo não é microgravidade, e sobrecarga, e é a ele preparando ativamente astronautas. Com o avanço da tecnologia dos voos tornaram-se mais e mais persistente, e em junho de 1970, Soviética cosmonautas Andrian Nikolayev e Vitaly Sevastyanov fazer um vôo espacial primeiro longa de 18 dias, ficha conjunto para a duração do filtro contínuo, e voltou à Terra... não suporto e andar. O estado dos astronautas foi deprimente: atrofia muscular, reações negativas por parte do sistema cardiovascular.
Este estado de coisas me levou a duas conclusões de cientistas. Em primeiro lugar, a necessidade de desenvolver sistemas de prevenção (para tal acontecer de novo!) E, em segundo lugar, para estudar o efeito da ausência de gravidade sobre o corpo humano (a fim de compreender as leis fundamentais da influência ausência de peso). Tornou-se claro que, sem uma grande quantidade de dados sobre as mudanças em cada sistema do órgão para enviar astronautas ao espaço é impossível. Mas como para estudar o efeito da ausência de gravidade sobre o corpo humano, sem espaço?
Imersão na ausência de gravidade
Os cientistas encontraram uma solução salomônica para este problema - simulação das condições de falta de gravidade na Terra. Tais experiências que simulam voo espacial chamado modelo (ou modelos), e o seu efeito sobre o corpo semelhante para os efeitos da gravidade. Uma vez que os principais fatores que afetam a condição dos astronautas, tornar-se descarregar fisicamente, mudanças de fluidos e falta de apoio, e eles formaram a base das experiências modelo.
Na ciência moderna, nenhum experimento um modelo não pode reproduzir plenamente as condições de falta de gravidade, de modo Dependendo do que os cientistas planejam estudar objeto cuidadosamente escolhidos de estudo e experimental modelo. Muitas vezes, no papel de "sujeitos" são os animais de laboratório tais como ratos e ratos, mas a informação mais valiosa para dar as experiências-modelo sobre as pessoas - voluntários testados.
Publicar fragmentos de registros que, em seu Facebook conduzida engenheiro de design de espaço Instrumento RTC, divulgador da cosmonáutica Alexander Khokhlov, que participou no experimento "Eficácia de baixa frequência EMC na prevenção deconditioning muscular, desenvolvimento em um ambiente terrestre de modelagem vôo espacial", que em março-abril deste ano foi realizada no Instituto de Problemas Biomédicos da Academia de Ciências da Rússia (SSC RF - IBMP RAS).
26 de março
Força maior, ou o destino não pode escapar
"Esta manhã, descobriu que teste, que estava na minha frente, doente tem, eu estava com urgência convocado para o IBMP, e eu entrar um dia no início do experimento. O banho de imersão que eu vá na quinta-feira (o primeiro na segunda aba). Hoje estavam experimentando, "Pose", "teste de campo", "visão", "respiração", "H-Reflex", "Algometriya" e "Vulcan-I." Na "visão" Eu coloquei pesos sobre os olhos (quatro minutos), depois de ter pingava analgésico. Então, no início medimos a pressão intra-ocular para os astronautas, e depois entrou no ar. "
29 mar
Vamos!
"A minha participação no experimento se transformou em uma nova fase. Por volta das 9h30, eu estava mergulhado em um banho de imersão seco por cinco dias.
Água, com uma temperatura confortável, fechou filme, que se encaixa o meu corpo de todos os lados. Ele espiando apenas as mãos na cabeça e, às vezes. a partir da película protege o corpo de folha, que muda a cada dia. De roupa: meias, calções e T-shirt.
O primeiro dia vai incomum. Novas sensações que pioram à noite. Nossas vidas em banhos de imersão secas arredondar o apoio relógio na brigada dever de três pessoas: um médico, técnico e técnico.
Entediado aqui não é necessário, substituídos por uma experiência pela experiência, momentos diários, também, leva tempo. À noite, começou o primeiro eletromioestimulação de três horas. A sua presença - a principal diferença entre este experimento em um banho de imersão seco anterior. EMC de baixa frequência pode ajudar a superar os efeitos nocivos da gravidade sobre os astronautas, bem como pessoas idosas com mobilidade reduzida no mundo. assemelha estimulação de pontos pat rítmica nas coxas e canelas ".
Para estudar o efeito da ausência de gravidade sobre o corpo humano, existem várias maneiras. Por exemplo, isso pode ser feito no incidente em um avião trajetória parabólica. Isso é apenas a duração da fase de ausência de peso, neste caso, é tão pequena que não podemos falar sobre os efeitos a longo prazo.
Para conseguir efeitos mais fortes você pode simplesmente deitar na cama, na qual a extremidade da cabeça será omitido. Bed resto vai levar à atrofia muscular e corre sangue permanentes para sua cabeça vai trazer o estado do sistema cardiovascular do assunto ao do astronauta. No entanto, mentira terá um longo tempo - pelo menos várias semanas, de preferência vários meses.
O mais incomum e, ao mesmo tempo, o mais aproximados aos efeitos do modelo de gravidade zero - uma imersão "seca" (do Inglês. imersão - "imersão"), em que o homem durante alguns dias ou semanas imerso em água.
Invenção, o seguinte modelo de observação ajudou - longa estadia na água afeta o corpo humano semelhante à maneira gravidade. A primeira imersão imersão eram "molhado" - os sujeitos estavam na piscina com água fresca, durante vários dias.
Por um lado, os cientistas especulam sobre a semelhança de foram confirmadas as mudanças observadas, mas, por outro lado, devido ao contato constante com água em pessoas literalmente começou descascando a pele. Testadores voluntários não ajudou pomada protetora, e do lado da piscina tornou-se negro de nasevshego eles e sebo oxidado. Além disso, os indivíduos que não estão afogados, ele foi proibido de sono na piscina, e sobre os médicos duty foram obrigados a fechar seu rastro.
adaptação aguda
"A primeira noite em um banho de imersão foi difícil. Cochilou em torno de 00:00, eu logo acordei com uma sensação estranha que me prende a água através do filme, começou a dor de costas, estômago, em seguida, puxou (começou a inchar). E eu finalmente dormiu apenas duas horas da manhã, e seis já olhou para o teto.
Na parte da manhã até às 10:00 nos meus experimentos foram realizados com o estômago vazio. Por exemplo, SPLANH em que o ultra-som mostrou que eu tinha no estômago e intestino muito ar. dias suficientes no banho. Não tenho apetite. Para o jantar, eu pretendo apenas bebida.
Uma vez que o período de adaptação ainda só falando, é difícil de ler e escrever, então basicamente ouvir música em fones de ouvido. Tédio não é necessário, a atenção das equipes de resgate e pesquisadores que faltam.
E ainda o bom. Um experimento é chamado de "Kefir", e à noite, beber um copo de produto saboroso e saudável. "
Tornou-se claro que a experiência em tais condições é impossível modelar e precisa de melhorias substanciais. A versão mais elegante de sua melhoria foi oferecido no Instituto de Problemas Biomédicos E. B. Shulzhenko e I. F. Wil Williams no início dos anos 70. Piscina coberta impermeável grande área tecido que o assunto foi completamente imerso na coluna de água, mas não toca os lados e fundo da tigela. Na superfície, deixando apenas a cabeça e as mãos do assunto.
O modo "Cabeça do Professor Dowell", sob a estreita supervisão de um médico e pesquisadores voluntários vidas durante todo o experimento. A exceção é durante a higiene noite - Dirt não é tido em alta estima entre os cientistas. Antes de ir para teste de sono é retirado do banho de imersão, imerso na maca pomyvochnaya e levado para o chuveiro. "Relax" é não mais do que 15 minutos permitiu em um dia pesado de trabalho. Como o modelo de "seca" imersão aplicado praticamente inalterada.
No espaço, bem, o mundo está melhor
Homem, longe de biologia espaço, pode parecer que uma história de mais de 55 anos de tripulada humana exploração espacial no espaço estudou longe. Mas isso é apenas parcialmente verdadeiro.
Sim, as leis básicas que acontecem com um astronauta em vôo, são conhecidos - na ausência de gravidade de uma maneira diferente trabalhando coração e vasos sanguíneos, reduz a quantidade de fluido no corpo, há fraqueza muscular e motora ilusão. Mas nenhum cientista irá dizer-lhe que todas as mudanças abertas são descritos em detalhes e não exigem um estudo mais aprofundado.
Apesar do fato de que no espaço visitaram centenas de pessoas, mais extensas pesquisas biológicas raramente incluem mais de 15-20 astronautas. Mesmo tão pequeno, em termos de análise estatística, o grupo leva vários anos de trabalho preparatório, muitas vezes criando um novo equipamentos (adequado para os rigorosos requisitos da Estação Espacial Internacional) e treinamento de astronautas todas as sutilezas do biológica inquéritos.
Longe da agitação dos estudos de terra são calmo e medidos - geralmente por um ano em uma única lata experimento participar de três a cinco astronautas, e desde o início da hipótese para o seu fruto, para que ele possa tomar meia dúzia de anos.
Muitos estudos são muitas vezes realizadas em paralelo, tanto no espaço como na imersão "seca" que nos permite comparar as mudanças observadas. Por exemplo, mostra-se que os sete dias de voo espacial, e sete dias de imersão causa alterações semelhantes no sistema cardiovascular associadas com alterações no equilíbrio dos fluidos no corpo.
Gen. em imersão, ou "Fórmula 1"
"Essa noite eu dormi durante sete horas era melhor, as adapta corpo para as condições incomuns. Descobriu-se, os testadores são divididos em aqueles que sofrem mais para trás, e aqueles que têm estômago. Meu estômago. Mas há aqueles que recebem um conjunto de surpresas. Portanto, uma das piadas favoritas de pesquisadores - é oferecer um testador que saiu da casa de banho, mais uma vez deitar para relaxar.
Se o experimento ele conduziu duas dezenas de cientistas, o modo de vida associado com a brigada de plantão. Brigada de plantão alimentando teste três vezes por dia, observando dia cyclogram leva para analisar sangue e saliva, trazendo o pato para pequenas necessidades, ajudando os cientistas a realizar testes.
A coisa mais interessante acontecendo à noite. Todos os testadores dia, como água-viva, balançando nas casas de banho, mas às vezes eles são retirados. Para alguns testes que você precisa ter acesso ao corpo. Cada minuto é fixo banho.
E à noite por 15 minutos são realizados procedimentos de higiene por gravidade. A brigada inclui elevador. rolos de teste sobre o leito, e que é trazida para o crescimento escalas e calibre. Ele está com a ajuda de um desempenho médico e medidas. Em seguida, o teste é colocado em um vaso sanitário convencional com a casa de banho para ir em grande, depois que ele estabelece no sofá e pomyvochnaya tomar banho deitado. Neste ponto, a equipe limpa a fita e mudar os lençóis na banheira. Junto à sala de chuveiro no teste da equipe, toalha nestled importou sofá com shorts limpas e meias. Só ele rolos e vestidos mentindo. Sua dovozyat ao banheiro, descarregado, colocado em uma T-shirt com sensores experimento "Dream" e imerso em um banho. Tudo de um máximo de 15 minutos. Este "Fórmula 1".
mudanças quase idênticos em vôo espacial e imersão ocorrer com músculos: reduziram o seu tom e diminui o poder. Em ambos os casos, isso leva à falta de apoio. Como se viu, o músculo-esquelético necessário apoio para o funcionamento normal - óssea em sem cargas de choque que ocorrem na Terra, quando caminhar e correr, cálcio perder e tornar-se quebradiços. Em ossos frágeis weightlessness não são perigosos, mas quando você retornar à Terra, e em caso de sobrecarga pode causar ferimentos.
Na ausência de apoio incentivo afeta não só os ossos, mas também os músculos. Uma vez que o astronauta entra em um estado de ausência de peso, os músculos começam a perder o tom, que dentro de algumas semanas e leva a alterações funcionais. Sob a influência da imersão "seca", a mesma coisa acontece - de um dia para o tônus muscular perder e força, e quando removido da sensação teste de imersão como um peixe fora d'água.
mudanças unidirecionais permitem aos cientistas realizar estudos mais detalhados sobre a Terra, liberando tempo para outras astronautas tarefas.
Outro fator importante do vôo espacial - uma diminuição da atividade física. Apesar do fato de que todos os dias os astronautas realizar uma grande quantidade de trabalho mover bastante ativamente nas estações e realizaram exercícios físicos, a carga sobre o corpo permanece substancialmente menos terra. Tudo com que eles interagem, não tem peso, mesmo se. Portanto, para alcançar as metas do motor requer muito pouco esforço muscular.
No contexto da imersão é proibida tester gerar esforço muscular desnecessário, e esta foi pesquisadores rigorosamente monitorados. Em troca, o sujeito recebe um comando de 3-4 pessoas que exercem como uma gênios, suas necessidades e desejos.
horas de vôo quarta
"Sinto que o impacto em seu corpo, semelhante a ausência de peso no voo espacial. Como lá, minhas dores nas costas (felizmente, não muito), um pouco nariz entupido e há problemas com os gases no estômago e intestinos.
Todos os dias eu passar três pés hora eletromioestimulação, que eu deveria facilitar o retorno à Terra em duas noites. Na terça-feira de manhã, voltei para a posição vertical normal. Eu me senti muito melhor do que no segundo dia de imersão, o corpo se acostuma. Mas o apetite não é devolvido, ele quis.
Para o pequeno almoço, iogurtes, cereais diferentes para escolher, frutas secas. Almoço: sopa (caldo com ovo, cogumelos, almôndegas e assim por diante), prato principal, bebidas, pão seco, salada. Para o jantar, prato principal e salada.
Nós comemos em uma posição com um travesseiro sob as costas, de engolir normalmente. Mas ainda não é muito conveniente. Só no primeiro dia, antes do início da adaptação aguda, eu como tudo agora - menos da metade da dieta put.
Bebidas: chá, água, suco e geléia. O café não deve estar nas condições do experimento. "
É importante entender que, apesar dos avanços na tecnologia, nem todos os estudos podem ser realizados no espaço. No modelo de "seca" imersão tais restrições significativamente menor. Por exemplo, ressonância magnética (MRI scanner em órbita - soa fantástico!) Estimulação magnética transcraniana E ausência de peso não é realizada uma vez sequer, mas graças aos dados obtidos na imersão, os cientistas tem uma idéia do que esperar em espaço.
Há os estudos que declaração não é apenas tecnicamente difícil, mas também implica riscos para o astronauta. Por exemplo, lembro biópsia - remoção de um pequeno pedaço de tecido. Este estudo requer condições estéreis operacional cirurgião experiente e mãos, mas mesmo com todas as condições, há pouca chance de complicações. Para os astronautas em órbita este risco desnecessário. No entanto, esses estudos são realizados em imersão e convidá-lo para explorar os segredos do músculo esquelético dispostos extremamente difícil.
mais alto
Para dizer exatamente o que resultados podem ser alcançados graças ao modelo de "seca" de imersão, de permanência sobre uma série de experiências dedicadas para o estudo da dor nas costas e aumentar o crescimento de astronautas durante a transição para a imponderabilidade.
dor nas costas ocorrem em astronautas nos primeiros dias de vôo, bem como em teste em uma imersão "seca". Estudos anteriores não conseguiram demonstrar que, sob condições de ausência de peso devido a alterações o transporte de nutrientes discos intervertebrais aumenta, e dentro de suas estruturas acumulado líquido. Além disso, a dor pode ser devido ao impacto sobre as raízes sensíveis da espinal medula, como resultado do aumento do comprimento da coluna vertebral.
A causa destes distúrbios, como demonstrado por estudos realizados em SSC RF - Ibmp RAS através de um certo número de anos, pode ser uma redução no tono muscular, extensores das costas. A hipótese da presença dos músculos envolvidos na manutenção da postura, foi apresentada por V. S. Gurfinkel mais em 1965.
Mudança de tom nos músculos - extensor perna regularmente registrado nos estudos de modelagem anteriores. Então, não havia motivos para supor que, sob condições de gravidade também diminui o tônus muscular nas costas que envolvidos na manutenção da postura no mundo (eles são chamados de "dentro"), onde a carga gravitacional faz com que eles permaneçam em boa forma.
Para testar esta hipótese, uma série de experimentos de simulação com a imersão "seca" de duração diferente - de seis horas para cinco dias. Ao mesmo tempo estudado músculo tom de volta com medição da sua rigidez transversal; meios de ressonância paralelas Vibrographs, miotonometry MRI investigadas as alterações da coluna vertebral. Além disso, os cientistas mediram a altura ea natureza dos emergentes avaliaram a dor.
logo para casa
"Eu comecei o último, o quinto imersão dia seco em IBMP RAS. Ele se sente bem. Quase adaptado para a gravidade zero convencional. Amanhã recesso manhã e um monte de testes. Hoje eles também estão em falta.
Durante a imersão, os testadores estão envolvidos em vários experimentos. Este estudo do limiar de dor ( "Algometriya"), e mudanças na visão em imersão, e a capacidade para controlar a carga de compressão da palma ( "dinamómetro") e os pés toque ( "pedal").
Muitos dispositivos que estão agora disponíveis ou estão a bordo da ISS, ou são usados antes e depois do voo de experimentar com os astronautas.
No meu tempo livre eu ouvir música e ler um livro "Beyond Earth".
Os resultados mostraram que a dor não está relacionada com a dor radicular, e é muscular na natureza, sem irradiação. Permanecendo sob descarga por gravidade é acompanhada por um tom diminuição (ou rigidez transversal) erectors, pertencente ao grupo dos músculos posturais, fazê-lo nas primeiras horas e dias, este processo vai especialmente expressão.
Essas mudanças resultaram em aumento do crescimento astronauta em microgravidade. Na coluna lombar, de acordo com a ressonância magnética, para aumentar a altura dos discos intervertebrais e alisou lordose lombar.
O grupo de investigação, o que utilizado um meio de prevenção, como carga axial traje "Pinguim" e hardware Eletro-estimulação complexo e avaliação da gravidade da dor, assim como o aumento das taxas foram mais baixos em comparação com o grupo de imersão "puro", sem a utilização de meios prevenção.
Não só para o espaço
Modelo imersão "seca" razoavelmente bem reproduz os distúrbios cósmicos, mas diferente do que, mais e ajuda a combater certas doenças. Por exemplo, banhos de imersão naturalmente traz alívio para pessoas com excessivamente aumento do tônus muscular e os impede de totalmente em movimento.
Tomar um banho de imersão - uma boa maneira de reduzir a pressão arterial. O mecanismo do processo é simples: pessoa ambiente aperta água a partir dos vasos sanguíneos e linfáticos no fluxo de sangue periférico central, É percebido pelo organismo como um excesso de fluido e leva à sua remoção (naturalmente - aumento da frequência urinária) e inferior pressão. By the way, a fim de conseguir este efeito, a imersão não é necessário ser "seca" - talvez, muitos têm notado que durante a viagem começa a querer o banheiro, e agora você sabe porquê.
À liberdade de consciência limpa
"Na parte da manhã às 9:30 para mim terminou a quinta imersão dia seco. Eu aprendi com o banheiro. Zero-dia - um dos mais importantes, para o bem de dados neste dia e testadores são cinco dias sem apoio. Na maca que foi levado para o laboratório fisiologia gravitacional, em que os testes foram conduzidos de uma só vez experimentos "Arquitetura", "Pose", "teste de campo" e, em seguida, DEXA, "dinamômetro" TMS "Tonus" "Izokinez".
Minha condição está melhorando a cada minuto que passa, primeiro cabeça doía como se eu tivesse passado os 450 mililitros de sangue, um pouco balançando as pernas com os olhos fechados testes. Agora tudo é bom e do estômago não dói.
Hoje, eu estou passando a noite no Instituto para o experimento "Dream". Em seguida, mais dois dias de pesquisa, e em 11 de abril - o último dia em que a aventura com a imersão para eu terminar. É uma experiência muito gratificante que será útil no futuro.
É interessante que a queda do IBMP planejado próxima fase de imersão - 21 dias. Mas há um conjunto especial. "
experimentos modelo são realizadas em estabelecimentos médicos ou científicos especiais equipados com equipamento único sob supervisão de pesquisadores altamente qualificados. Atualmente, o SSC RF - IBMP RAS está experimentando com o uso de uma de cinco dias de imersão "seco".
Curiosamente, as mudanças que ocorrem no corpo em imersão pode simular não só voo espacial, mas também o estado de sarcopenia senil - atrofia relacionada à idade da musculatura esquelética. Esta imersão é usado para os músculos da perna eletromioestimulação de baixa frequência da primeira vez que visam prevenir mudanças adversas no músculo. Estudos sobre os jovens, mas detrenirovannyh voluntários de teste serão selecionados a maioria dos protocolos eficazes de estimulação elétrica.
Após a conclusão do teste de imersão deve passar por uma variedade de ensaios que avaliam como o tom do músculo alterada, a sua estrutura, bem como o suporte vertical e voluntários marcha.
Publicações, dedicados a experiências médicas e biológicas no espaço e sua modelagem, são raros. Este artigo foi considerado apenas uma pequena parte deste vasto tópicos, incluindo a saúde dos astronautas a bordo da estação, lançamentos de satélites, animais habitadas, experimentos modelo envolvendo primatas e tecnologia espacial na reabilitação de pacientes.
literatura
I. B. Kozlovsky, D. A. Maksimov, Yu I. Voronkov, MI Sund, V. N. Ardashev, IA G. Dorogan-Sushchev, IA V. Rukavishnikov. Mudanças na dor coluna lombar e lombar aguda quando expostas a 3 dias de imersão "seca" // medicina Kremlin. Gazette clínico. — 2015. — № 2.
I. V. Rukavishnikov, LA E. Amirov, T. B. Kukoba, E. S. Tomilovskaya, IA B. Kozlovsky. Influência da descarga gravitacional o tom dos músculos das costas // Fisiologia Humana. — 2017. — № 3.