"Der er folk, hvis arbejde - liggende i et badekar": hvordan at studere effekten af vægtløshed på astronauter sundhed
Danner / / December 19, 2019
Der er mennesker, hvis arbejde - liggende i et badekar. Læg dig ned i timevis, selv dagevis (og blive betalt for det). Du skal dog ikke misunde dem - vi taler om deltagerne i komplekse videnskabelige eksperimenter, hvor læger fra Institut for Biomedical Problems, russiske videnskabsakademi undersøgelse human eksponering betingelser, der ligner betingelser vægtløshed. I sig selv denne oplevelse, som enhver længerevarende ophold i rummet, hvilket resulterer i en fejl i kroppen.
Om hvordan og hvorfor blev opfundet i form af en "tør" fordybelse og hvad forskningsresultater det giver dig mulighed for at få, vi bad om ordet til personale IBMP RAS Kærlighed Ilya Amirov og Rukavishnikov. Desuden foreslår vi at blive fortrolig med den dagbog deltagere "dykke", som varede fem dage, en ingeniør og en popularizer af Cosmonautics Alexander Khokhlov. Optagelserne blev foretaget direkte under eksperimentet tid.
Opholder sig i rummet, selv på godt beskyttet rumskib, negativt påvirker sundhed astronauter. I rumflyvning næsten alt for kroppen mærkelige og fjendtlige - øget stråling baggrund, vægtløshed, isolering, kunstig atmosfære og belysning, og monotoni sensoriske stimuli til at køre i hjemve. Blandt disse faktorer er specifik for kun vægtløshed af rumfart og næppe reproducerbar i terrestriske forhold.
Ved indgangen til den æra udforskning af rummet blev betragtet som den største fare er ikke vægtløshed, og overbelastning, og det er ham aktivt forbereder astronauter. Med fremme af teknologi blev flyvningerne mere og mere vedholdende, og i juni 1970 sovjetiske kosmonauter Andrijan Nikolajev og Vitaly Sevastyanov gøre en første lange 18-dages rumflyvning, sæt rekord for varigheden af kontinuerlig filter, og vendte tilbage til Jorden... kan ikke stå og gå. Tilstanden af astronauterne var deprimerende: muskelsvind, negative reaktioner på den del af det kardiovaskulære system.
Denne situation førte mig til to konklusioner af videnskabsmænd. For det første, at det er nødvendigt at udvikle forebyggelse-system (til sådan sker igen!) Og for det andet, at undersøge effekten af vægtløshed på den menneskelige krop (for at forstå de fundamentale love indflydelse vægtløshed). Det blev klart, at uden en stor mængde data om ændringerne i hvert organ system til at sende astronauter ud i rummet er umuligt. Men hvordan man kan studere effekten af vægtløshed på den menneskelige krop uden plads?
Nedsænkning i vægtløshed
Do forskere har fundet en Salomon løsning på dette problem - simulering af betingelser for vægtløshed på Jorden. Sådanne simulerer rumflyvning eksperimenter kaldet model (eller modeller), og deres virkning på kroppen kan sammenlignes med virkningerne af vægtløshed. Idet de væsentligste faktorer, der påvirker tilstanden af astronauter, bliver fysisk losning, fluid skift og mangel på støtte, og de dannede grundlag for modelforsøg.
I moderne videnskab, kan ingen model eksperiment ikke helt gengive vilkårene for vægtløshed, så Afhængigt af hvad forskerne planlægger at studere nøje udvalgt studieobjekt og eksperimentel model. Ganske ofte i rollen som "fag" er de laboratoriedyr, såsom mus og rotter, men det mest værdifulde oplysninger til at give modelforsøg på folk - frivillige testet.
Publish fragmenter af poster, der i hans Facebook gennemført design ingeniør af Space Instrument RTC, popularizer af Cosmonautics Alexander Khokhlov, som deltog i eksperimentet "Effektiviteten af lavfrekvent EMC i at forebygge muskel dekonditionering, udvikling i et jordbaseret miljø modellering rumflyvning", som i marts-april i år blev afholdt på Institut for Biomedical Problems af det russiske videnskabsakademi (SSC RF - IBMP RAS).
marts 26
Force majeure, eller skæbne kan ikke undslippe
"I morges, fandt, at testen, som var foran mig, blev syg, var jeg indtrængende indkaldt til IBMP, og jeg indtaster en dag tidligere i eksperimentet. Den nedsænkning bad jeg går på torsdag (den første i den anden fane). I dag var at eksperimentere, "Pose", "Felt Test", "vision", "Breath", "H-Reflex", "Algometriya" og "Vulcan-I." På "visning" Jeg sætter vægte på øjnene (fire minutter), efter at have dryppet smertestillende. Så tidligere målte vi intraokulære tryk til astronauter, og derefter gik i luften. "
marts 29.
Lad os gå!
"Mit deltagelse i eksperimentet forvandlet til en ny fase. Omkring 09:30, blev jeg kastet ud i et bad af tørt nedsænkning i fem dage.
Vand, med en behagelig temperatur, lukket film, der passer til min krop fra alle sider. Det kigger ud kun hoved og nogle gange hænder. fra filmen beskytter kroppen ark, som ændrer sig hver dag. Af tøj: sokker, shorts og t-shirt.
Den første dag går usædvanligt. Nye fornemmelser, der forværres om natten. Vores liv i tørre nedsænkningsbade døgnet rundt støtte på vagt brigade af tre personer: en læge, tekniker og tekniker.
Bored her er ikke nødvendigt, erstattet af et eksperiment med eksperiment, dagligdags øjeblikke, også tager tid. Om aftenen begyndte de første tre-timers electromyostimulation. Hendes tilstedeværelse - den væsentligste forskel mellem dette eksperiment i et bad af tørt nedsænkning tidligere. Lavfrekvent EMC kan bidrage til at overvinde de skadelige virkninger af vægtløshed på astronauter, samt ældre mennesker med begrænset mobilitet i verden. Stimulation Ligner peger rytmiske klap på lår og skinneben. "
For at undersøge effekten af vægtløshed på den menneskelige krop, er der flere måder. For eksempel, kan dette gøres i hændelsen på en parabolsk bane flyet. Det er bare varigheden af vægtløshed fase i dette tilfælde er så lille, at vi ikke kan tale om de langsigtede effekter.
For at opnå stærkere effekter du kan bare ligge på sengen, hvor hovedenden vil blive udeladt. Sengeleje vil føre til muskelatrofi og permanente blod siv til dit hoved vil bringe tilstanden af det kardiovaskulære system af emnet til den astronaut. Dog vil ligge have lang tid - mindst flere uger, fortrinsvis flere måneder.
Den mest usædvanlige og på samme tid den mest omtrentlige over for virkningerne af nul-tyngdekraft-model - en "tør" nedsænkning (fra engelsk. nedsænkning - "nedsænkning"), hvor manden i et par dage eller uger nedsænket i vand.
Opfindelse, følgende iagttagelse model hjalp - lange ophold i vandet påvirker den menneskelige krop ligner vægtløshed måde. Den første nedsænkning nedsænkning var "våd" - de emner var i puljen med frisk vand i flere dage.
På den ene side, forskere spekulere over ligheden mellem de observerede ændringer blev bekræftet, men på den anden side, på grund af den konstante kontakt med vand i mennesker bogstaveligt startet skrælning fra huden. Testere frivillige hjalp ikke beskyttende salve, og poolen blev sort fra nasevshego dem og oxideret sebum. Også de emner, de ikke er druknet, blev det forbudt at sove i poolen, og på told lægerne blev tvunget til at lukke deres kølvand.
akut tilpasning
"Den første nat i en nedsænkning bad var vanskeligt. Døsede omkring 00:00, jeg vågnede hurtigt op med en mærkelig fornemmelse, der griber mig vandet gennem filmen, begyndte at gøre ondt igen, så trak maven (begyndte at svulme op). Og jeg sidst sov for kun to timer om morgenen, og seks har allerede set på loftet.
Om morgenen til 10:00 i mine eksperimenter blev udført på en tom mave. For eksempel SPLANH hvor ultralyd viste, at jeg havde i maven og tarmen en masse luft. Nok dage i badet. Jeg har ingen appetit. Til middag, jeg har planer om at bare drikke.
Da perioden med justeringen stadig kun taler, er det svært at læse og skrive, så dybest set lytte til musik på hovedtelefoner. Kedsomhed er ikke nødvendig, opmærksomhed af redningshold og forskere mangler.
Og alligevel god. Et eksperiment kaldes "Kefir", og om aftenen vi drikker en kop velsmagende og sundt produkt. "
Det blev klart, at forsøget i sådanne forhold er det umuligt at modellere og behov væsentlig forbedring. Den mest elegante version af sin forbedring blev tilbudt på Institut for Biomedical Problems E. B. Shulzhenko og I. F. Wil Williams i begyndelsen af 70'erne. Pool dækket vandtæt stof stort område, at emnet var helt nedsænket i vandsøjlen, men det rører ikke siderne og bunden af skålen. På overfladen, så kun hovedet og hænderne på emnet.
Den "Professor Dowell Head" mode, under nøje overvågning af en læge og forskere frivillige liv hele eksperimentet. Undtagelsen er under aften hygiejne - Snavs er ikke afholdt i høj agtelse blandt videnskabsmænd. Inden vi går i søvn test er taget ud af den fordybelse bad, nedsænket i pomyvochnaya båre og taget til bruser. "Relax" er tilladt ikke mere end 15 minutter på en tung dags arbejde. Siden den model af "tør" nedsænkning anvendes stort set uændret.
I rummet, ja, verden er bedre
Man, langt fra rummet biologi, kan det synes, at en mere end 55-årige historie bemandede rumfart menneske i rummet studeret vidt og bredt. Men dette er kun delvist sandt.
Ja, de grundlæggende love, der tilfældigvis en astronaut i flyvningen, er kendt - i vægtløshed på en anden måde arbejder hjerte og blodkar, reducerer mængden af væske i kroppen, er der muskelsvaghed og motor illusion. Men ingen videnskabsmand vil fortælle dig, at alle åbne ændringer er beskrevet i detaljer og ikke kræver yderligere undersøgelse.
På trods af at i rummet har besøgt hundredvis af mennesker, mest omfattende biologiske undersøgelser omfatter sjældent mere end 15-20 astronauter. Selv sådanne små, i form af statistisk analyse, tager gruppen flere års forberedende arbejde, hvilket ofte skaber en ny udstyr (velegnet til de strenge krav i den internationale rumstation) og træning af astronauter alle nuancerne i biologisk undersøgelser.
Væk fra travlhed af jorden undersøgelser er sindig og måles - som regel i et år i et enkelt eksperiment dåse deltage tre til fem astronauter, og fra starten af hypotesen til dens frugt, så det kan tage halvt dusin år.
Mange undersøgelser er ofte udført parallelt, både i rummet og i "tør" nedsænkning der giver os mulighed for at sammenligne de observerede ændringer. For eksempel er det vist, at de syv dage rumfart og syv dages nedsænkning forårsage lignende ændringer i det cardiovaskulære system forbundet med ændringer i væskebalancen i kroppen.
Gen. i nedsænkning, eller "Formel 1"
"Den nat sov jeg i syv timer var bedre, kroppen tilpasser sig den usædvanlige forhold. Det viste sig, testere er delt op i dem, der lider mere tilbage, og dem, der har mave. Min mave. Men der er dem, der modtager et sæt af overraskelser. Derfor er et af de foretrukne vittigheder af forskere - er at tilbyde en tester, der kom ud af badeværelset, igen ligge ned for at slappe af.
Hvis eksperimentet han gennemført to dusin videnskabsfolk, den livsform er forbundet med brigaden på vagt. Brigade på vagt fodring test tre gange om dagen, ser cyclogram dag tager at analysere blod og spyt, hvilket bringer ænder til småfornødenheder og hjælpe videnskabsfolk at gennemføre test.
Det mest interessante ting foregår om aftenen. Alle dag testere, ligesom vandmænd, svajende i badeværelserne, men nogle gange er de taget ud. For nogle tests, du har brug for at have adgang til kroppen. Hvert minut er fast bad.
Og om aftenen i 15 minutter udføres hygiejneprocedurer under tyngdekraft. Brigaden indbefatter elevator. Test ruller på sofaen, og det bringes til skalaer og gauge vækst. Han står med hjælp fra en læge og foranstaltninger ydeevne. Så testen er placeret i et traditionelt toilet med toilet for at gå i store, efter at han lægger sig på briksen og pomyvochnaya at tage et brusebad liggende. På dette tidspunkt, hold renser båndet og ændre ark i badekarret. Ved siden af brusebad på holdet testen, beliggende håndklæde det importerede sofa med rene shorts og strømper. Han alene ruller og kjoler liggende. Hans dovozyat til badeværelset, losset, sat på en T-shirt med sensorer eksperiment "drøm" og nedsænkes i et bad. Alle på maksimalt 15 minutter. Denne "Formel 1".
Næsten identiske ændringer i rumflyvning og fordybelse forekomme med musklerne: reduceret deres tone og nedsætter strømmen. I begge tilfælde, at dette fører manglende støtte. Da det viste sig, den nødvendige støtte bevægeapparatet for normal funktion - knogle i ingen stød, der forekommer på Jorden, når gang og løb, mister calcium og blive skørt. I vægtløshed skrøbelige knogler er ikke farlige, men når du vender tilbage til Jorden, og i tilfælde af overbelastning kan forårsage skade.
I mangel af støtte incitament påvirker ikke kun knoglerne, men også musklerne. Når astronauten går ind i en tilstand af vægtløshed, hans muskler begynder at miste deres tone, der inden for et par uger og fører til funktionelle ændringer. Under indflydelse af den "tørre" nedsænkning, sker det samme - fra den ene dag til at miste muskeltonus og styrke, og når den fjernes fra neddypningstest føler som en fisk ud af vandet.
Ensrettede ændringer gør det muligt for forskerne at gennemføre mere detaljerede undersøgelser på Jorden, frigøre tid til andre opgaver astronauter.
En anden vigtig faktor for rumfart - et fald i fysisk aktivitet. Trods det faktum, at hver dag astronauterne udføre en stor mængde arbejde ganske aktivt flytte på stationer og indgå i motion, belastningen på kroppen forbliver i det væsentlige mindre Jorden. Alt, hvormed de interagerer, har ingen vægt, selv selv. Derfor, for at nå målene for motoren kræver meget lidt muskelkraft.
I forbindelse med nedsænkning er forbudt testeren generere unødig muskelarbejde, og dette var strengt overvågede forskere. Til gengæld emnet modtager en kommando fra 3-4 personer, der udfører som en jinn, deres behov og ønsker.
Fjerde timers flyvning
"I Feel den indvirkning på din krop, der ligner vægtløshed i rummet flyvning. Da der, min ryg ømhed (heldigvis ikke meget), lidt tilstoppet næse og der er problemer med gasserne i maven og tarmene.
Hver dag jeg passerer tre timers electromyostimulation fødder, at jeg burde gøre det lettere at vende tilbage til Jorden i to nætter. Tirsdag morgen, jeg gik tilbage til den sædvanlige lodrette position. Jeg følte meget bedre end i den anden dag i fordybelse, bliver kroppen anvendes. Men appetitten er ikke vendt tilbage, det ville.
Til morgenmad vi yoghurt, forskellige korn vælge imellem, tørrede frugter. Frokost: suppe (bouillon med æg, svampe, kødboller og så videre), hovedret, drikkevarer, tørt brød, salat. Til middag, hovedret og salat.
Vi spiser på en position med en pude under ryggen, til at sluge normalt. Men stadig ikke meget bekvemt. Kun på den første dag, før starten på akut tilpasning, jeg spiser alt nu - mindre end halvdelen af put kost.
Drikkevarer: te, vand, juice og gelé. Kaffe skal ikke være om betingelserne for eksperimentet. "
Det er vigtigt at forstå, at på trods af de teknologiske fremskridt, kan ikke udføres alle undersøgelser i rummet. I modellen af "tørre" nedsænkning sådanne restriktioner betydeligt mindre. For eksempel, magnetisk resonans imaging (MRI-scanner i kredsløb - lyder fantastisk!) Og transkraniel magnetisk stimulation vægtløshed er ikke foretaget en eneste gang, men takket være de opnåede data i fordybelse, forskerne har en idé om, hvad de kan forvente i plads.
Der er disse undersøgelser, at udsagn er ikke kun teknisk vanskeligt, men også indebærer risici for astronaut. Eksempelvis husker biopsi - fjernelse af et lille stykke væv. Denne undersøgelse kræver sterile forhold erfaren kirurg drift og hænder, men selv med alle forhold der er ringe chance for komplikationer. For astronauter i kredsløb denne unødvendig risiko. Ikke desto mindre er sådanne undersøgelser udført i fordybelse og inviterer dig til at udforske hemmelighederne af yderst vanskeligt arrangeret skeletmuskulatur.
højere
At fortælle præcis, hvad der kan opnås resultater takket være den "tørre" model af nedsænkning, dvæle på en række forsøg, der afsættes til studiet af rygsmerter og øger væksten af astronauter under overgangen til vægtløshed.
Rygsmerter forekomme i astronauter i de tidlige dage af en flyvning, såvel som i test i en "tør" nedsænkning. Tidligere undersøgelser har undladt at vise, at under forhold med vægtløshed som følge af ændringer transport næringsstoffer diskus stiger, og inden for deres strukturer akkumuleret væske. Desuden kunne smerten skyldes indvirkningen på de følsomme rødder i rygmarven som følge af stigning i længden af rygsøjlen.
Årsagen til disse lidelser, som vist ved undersøgelser udført i SSC RF - IBMP RAS over en årrække kan være en reduktion i muskeltonus, ryg extensors. Antagelsen af tilstedeværelsen af de involverede i at opretholde kropsholdning muskler, blev fremsat af V. S. Gurfinkel mere i 1965.
Ændring af tonen i musklerne - ben extensor regelmæssigt registreret i de tidligere modelstudier. Så der var grundlag for at antage, at under vægtløs tilstand også reducerer muskeltonus tilbage at involveret i at opretholde kropsholdning i verden (de kaldes "indenfor"), hvor den gravitationelle belastning får dem til at forblive i god form.
For at teste denne hypotese, en serie af simulation eksperimenter med "tør" nedsænkning af forskellig varighed - fra seks timer til fem dage. Samtidig studerede muskeltonus tilbage med måling af deres tværgående stivhed; parallelle resonans midler Vibrographs, miotonometry MRI undersøgt ændringer i rygsøjlen. Hertil kommer, at forskerne målte højden og arten af nye evalueret smerte.
snart hjem
"Jeg startede den sidste, den femte dag tør nedsænkning i IBMP RAS. Han føler sig godt. Jeg næsten tilpasset til den konventionelle tyngdekraft nul. I morgen formiddag fordybning og en masse tests. I dag er de også mangler.
Under nedsænkning bliver testere engageret i forskellige eksperimenter. Denne undersøgelse af smertegrænsen ( "Algometriya"), og synsforstyrrelser i fordybelse, og evnen til at styre belastningen komprimere håndfladen ( "dynamometer") og røre fødderne ( "pedal").
Mange enheder, der nu foreligger, eller som er om bord på ISS, eller som anvendes før og efter flyvning til eksperimentet med astronauterne.
I min fritid jeg lytter til musik og læse en bog "Beyond Earth".
Resultaterne viste, at smerten ikke er forbundet med rodnet smerter, og er muskulær i naturen, uden bestråling. Opholder under tyngdekraft udledning er ledsaget af nedsat tone (eller tværgående stivhed) montører, der tilhører gruppen af posturale muskler, gør det i de første timer og dage, denne proces går især ekspression.
Disse ændringer medførte øget astronaut vækst i vægtløshed. I lændehvirvelsøjlen, ifølge MRI, for at forøge højden af de intervertebrale skiver og glattede lumbal lordose.
Den forskningsgruppe, som brugte et middel til forebyggelse, såsom kostume aksial belastning "Penguin" og hardware kompleks myostimulation og evaluering af sværhedsgraden af smerte, samt øgede satser blev lavere sammenlignet med den gruppe af "rene" nedsænkning uden anvendelse af midler forebyggelse.
Ikke kun for rummet
Model "tør" nedsænkning nogenlunde gengiver de kosmiske forstyrrelser, men bortset fra det, mere og bidrager til at bekæmpe visse sygdomme. For eksempel nedsænkningsbade selvfølgelig bringer lindring til mennesker med overdrevent forøget muskeltonus og forhindrer dem i at bevæge sig fuldt ud.
Tag en nedsænkning bad - en god måde at sænke blodtrykket. Mekanismen af processen er enkel: omgivende person, presser vand fra blod- og lymfekar i den centrale blodgennemstrømning perifer, Det opfattes af kroppen som en overflod af væske og fører til dens fjernelse (naturligt - øget vandladning) og nedre tryk. Af den måde, for at opnå denne effekt, nedsænkning er ikke nødvendigt at være "tør" - måske, mange har bemærket, at under rejsen begynder at have toilettet, og nu ved du hvorfor.
Til frihed med god samvittighed
"I morgen klokken 09:30 for mig sluttede den femte dag tør fordybelse. Jeg lærte fra badeværelset. Nul-dag - en af de vigtigste, af hensyn til data i denne dag og testere er fem dage uden støtte. På båre blev jeg taget til laboratoriet gravitationel fysiologi, hvor forsøgene blev udført på en gang eksperimenter "Arkitektur", "Pose", "Felt Test" og derefter DEXA, "dynamometer" TMS "Tonus" "Izokinez".
Min tilstand er forbedret med hver eneste minut, smertede første hovedet, som om jeg havde bestået de 450 milliliter blod, lidt rystende ben med lukkede øjne tests. Nu alt er godt og maven gør ikke ondt.
I dag er jeg overnatning på Institut for eksperimentet "Drøm". Så to dage mere forskning, og den 11. april - den sidste dag, hvor eventyret med fordybelse for mig at afslutte. Det er en meget givende oplevelse, der vil være nyttige i fremtiden.
Det er interessant, at faldet i IBMP planlagte næste fase af fordybelse - 21 dage. Men der er et særligt sæt. "
Modelforsøg udføres i særlige medicinske eller videnskabelige institutioner udstyret med enestående udstyr under tilsyn af højt kvalificerede forskere. I øjeblikket er SSC RF - er IBMP RAS eksperimenterer med brug af en fem-dages "tør" nedsænkning.
Interessant, kan de forandringer, der sker i kroppen i nedsænkning simulere ikke kun rumflyvning, men også tilstanden af senil sarcopeni - aldersrelateret atrofi af skeletmuskulaturen. Denne nedsænkning bruges for første gang lavfrekvent electromyostimulation benmusklerne formål at forhindre uønskede ændringer i muskel. Undersøgelser af de unge, men detrenirovannyh test frivillige vil blive udvalgt de mest effektive protokoller af elektrisk stimulation.
Efter afslutningen af neddypningstest skal bestå en række tests, der evaluerer, hvordan den ændrede muskeltonus, deres struktur, såvel som den lodrette bevoksning og frivillige gangart.
Publikationer, dedikeret til medicinske og biologiske eksperimenter i rummet og deres modellering, er sjældne. Denne artikel blev betragtet kun en lille del af denne enorme emner, herunder sundhed astronauter ombord på stationen, satellitopsendelser, beboede dyr, modelforsøg, der involverer primater og rumteknologi i rehabilitering af patienter.
litteratur
I. B. Kozlovsky, D. A. Maksimov, Yu I. Voronkov, MI Sund V. N. Ardashev, IA G. Dorogan-Sushchev, IA V. Rukavishnikov. Ændringer i lændehvirvelsøjlen og akut rygsmerter når de udsættes for 3-dages "tør" nedsænkning // Kreml medicin. Klinisk Gazette. — 2015. — № 2.
I. V. Rukavishnikov, LA E. Amirov, T. B. Kukoba, E. S. Tomilovskaya, IA B. Kozlovsky. Indflydelse af gravitationel unload tonen i musklerne i ryggen // Humanfysiologi. — 2017. — № 3.