фізіологічні

В
В 		В

Індивідуальні послуги

Журнал

  • SciELO Analytics
  • Google Scholar H5M5 ()

Стаття

  • нова текстова сторінка (бета-версія)
  • Іспанська (pdf)
  • Стаття в XML
  • Посилання на статті
  • Як цитувати цю статтю
  • SciELO Analytics
  • Автоматичний переклад
  • Надішліть статтю електронною поштою

Показники

  • Цитується SciELO
  • Доступ

Пов’язані посилання

  • Подібне в SciELO

Поділіться

версія В онлайновій версії ISSN 2448-4865 версія В друкованій версії ISSN 0026-1742

Оглядова стаття

Фізіологічні ефекти в мікрогравітаційному середовищі

Фізіологічні ефекти в середовищі мікрогравітації

RaГєlВ Carrillo Esper aВ bВ

Хуан Альберто DGaz Ponce Medrano c

Оскар Івгон Флорес Рівера е

Адріана Ортіс Трухільо е

Джоель Крус де Ісус е

Ключові слова: В Космос; мікрогравітація; космічні польоти

До ХХ століття дослідження про Всесвіт і спекуляції про природу космічних польотів не були тісно пов'язані з технічними розробками, що призвели до ракетного руху. На багато біологічних систем негативно впливає космічний політ, і було показано, що вплив мікрогравітації може змінити опорно-руховий апарат, нейросенсорну, ендокринну, ниркову, дихальну та серцево-судинну системи, а також ризик травмування внаслідок радіаційного опромінення, що призведе до декондиціонування, яке може зашкодити здоров’ю космонавтів та продуктивність. Підтримка здоров’я та фізичної форми під час космічних місій є критично важливою для збереження працездатності під час виконання конкретних завдань та для оптимізації наземного відновлення.

Ключові слова: В Космос; мікрогравітація; космічний політ

Рисунок 1В У параболічних польотах протягом коротких 20 секунд імітованої мікрогравітації було проведено кілька експериментів як альтернативу виконанню цих експериментів у космосі. Джерело: http://www.cerebrovortex.com В

В даний час існує обмежена кількість, але розвиваються докази того, що пануюче середовище у космосі може впливати на нейромедіатор мозку та когнітивні показники космонавтів. На основі цих знань був розроблений експеримент в Університеті Падуї, Італія, в якому вплив імітованого середовища мікрогравітації вивчали 22 суб'єкти чоловічої статі (із середнім віком 22 роки) із подібними характеристиками. космонавт.

Серцево-судинна система має здатність пристосовуватися до умов мікрогравітації. Механізми адаптації, що здійснюються цією системою, визначаються відповідно до стадії або фази польоту, висоти тощо. Найважливішою та найважливішою зміною є перерозподіл рідини по території мозку, що зумовлює перевантаження серця та підвищення внутрішньосудинного тиску (рис.2).

Рисунок 2В Уявлення про гемодинамічні зміни мікрогравітації.

Ударний об'єм збільшується в перші 24 години польоту, пізніше він починає зменшуватися. В межах змін системи провідності серця на електрокардіограмі спостерігається збільшення комплексу QRS; внаслідок судинного потоку в головному напрямку та збільшення інтервалу PR під час польоту через збільшення вагусного тонусу. Під час польоту реєструються різні ступені серцевих аритмій, які, як правило, відрізняються слабкістю. На сьогоднішній день документально не зафіксовано летальних аритмій в середовищах мікрогравітації 16 (Рисунок 3).

Рисунок 3В - схематичне зображення фізіологічних змін мікрогравітації.

Під час мікрогравітаційного середовища на серцево-легеневому рівні відбувається підвищення тиску в серцевих камерах, ситуація, яку кровоносна система компенсує завдяки розведенню плазми. Це відбувається завдяки різним механізмам, таким як транскапілярна фільтрація, збільшення внутрішньосудинного об’єму та зменшення інтерстиціального об’єму на 10–15%. Ця ситуація викликає ортостатичну нетерпимість у космічного екіпажу після повернення на землю 17 .

Зміни в імунній системі задокументовані в спостереженнях, описаних під час місій з 1960 по 1970 роки. Половина астронавтів Аполлона повідомили про вірусні або бактеріальні інфекції під час поїздки або коли вони мали повернутися на землю 19. Таким же чином, зразки крові, відібрані у 9 астронавтів, після польоту з космічної станції Skylab, показали, що активація лімфоцитів, опосередкована мітогенами, була значно знижена порівняно з передполітними зразками і навіть порівняно з контрольними зразками 20 .

Демінералізація кісток починається негайно до змін в атмосфері космосу. Протягом перших кількох днів місії спостерігається збільшення вмісту кальцію в сечі та фекаліях від 60 до 70%, який збільшується в міру розгортання місії 26 .

В даний час існує занепокоєння тим, що астронавти можуть страждати на остеопороз у молодшому віці та що ризик переломів збільшується, крім схильності до каменів у нирках через збільшення виведення кальцію 28 .

Описано дві різні фази погіршення стану м’язів: 1) Перша фаза демонструє зниження м’язової сили на 20–30% протягом перших тижнів польоту порівняно з рівнями, зафіксованими до польоту. 2) Друга фаза починається через 3 - 4 тижні після початку польоту, і величина погіршення м’язової функції сильно залежить від рівня фізичних вправ на борту (рисунок 4) 31. Після повернення на Землю на м’язи космонавтів, які втратили попередній стан, знову впливають сили тяжіння. Саме в цьому контексті повідомляється про м’язовий біль, стягнутість м’язів підколінного сухожилля та, в деяких випадках, симптоми підошовного фасциту 32 .

Рисунок 4В Зменшення м’язової маси в умовах мікрогравітації.

В даний час можливість моделювати мікрогравітацію для вивчення фізіологічних явищ у людини вже є реальністю. З роками розвиток цих стратегій вдосконалювався з метою поліпшення підготовки космонавтів та прогнозування фізіологічних змін, яким вони піддаватимуться, і разом з цим уникати ускладнень, наскільки це можливо, або, відповідно, відповідно, стратегій запобігання їх. Далі ми згадаємо деякі системи, які існують для імітації мікрогравітації.

БЕЗ ЗАЛИШНЯ ATMG "SFERA

Вежа вільного падіння INTA

Бременська падіння вежі

Центр прикладних космічних технологій та мікрогравітації (ZARM). Вежа, що падає у порожнечу, заввишки 146 метрів і єдина в Європі, космічна лабораторія, в якій експерименти проводяться в невагомих умовах. Падіння тест-капсули від наконечника до гнізда триває лише 4,6 секунди, достатньо для проведення експериментів та досліджень, які були б здійсненні лише в космосі.

Параболічні польоти з літаками

У світі існують три агенції, які виконують цей тип польотів: NASA, Європейське агентство, а в Росії - Тренінговий центр імені Юрія Гагаріна (CGTC). Літак злітає з аеропорту і піднімається на висоту приблизно 6000 м. Параболічний маневр починається з підняття літака до 45 градусів на повну потужність. Через 20 секунд, на висоті 7600 метрів, аеробус уповільнює двигуни майже до зупинки, переходячи таким чином у стан вільного падіння, починаючи 20 або 30-секундний період нульової гравітації на борту. Літак піднімається трохи вище, перш ніж ніс простежує повну параболу і починає падати. Згодом двигуни знову включаються на повну потужність і літак повертається в горизонтальне положення польоту, назад на 6000 метрів, і готовий до наступної притчі. Початок параболи та її кінець піддають людей та обладнання на борту майже 2 Г, у верхній частині параболічної траєкторії мікрогравітація досягається приблизно за 20-30 секунд і становить близько 0,1 Г ( малюнок 5).

Рисунок 5В Принциповий приклад параболічних польотів для моделювання мікрогравітації.

Нейтральні поплавкові резервуари

Позашлункова активність (EVA). Вода - це середовище, яке найкраще імітує мікрогравітацію космосу. Нейтральні плавучі цистерни, великі басейни з водою, які використовувались для підготовки космонавта, коли астронавт виходив з космічного корабля на орбіту у своєму скафандрі для виконання завдання. Моделі кораблів із життєвими масштабами зазвичай розміщуються всередині цих басейнів, щоб ознайомити астронавта з необхідними маневрами для виконання завдання з скафандром.

ПОЗ АТМГ “СФЕРА

Звучачі ракети

Звукові ракети забезпечують спосіб отримати мікрогравітацію хорошого рівня більше 10 хвилин. Космічний корабель запускається (ракетою, двигун якої працює протягом декількох хвилин) по траєкторії, яка кривиться над Землею. При досягненні певної швидкості та висоти 1000 км траєкторія падіння корабля буде паралельна кривизні Землі, досягаючи умови або середовища мікрогравітації.

2. Роджерс М.Дж., Фогт Г.Л., Варго М.Дж. Математика мікрогравітації. Вашингтон, округ Колумбія: Національне управління аеронавтики та космосу; 1997. [В Посилання]

3. Роджерс М.Дж., Фогт Г.Л., Варго М.Дж. Мікрогравітація, Посібник для вчителя, що займається наукою, математикою та технологіями. Вашингтон, округ Колумбія: Національне управління аеронавтики та Сапсе; 1997. [В Посилання]

4. Гарсія Е.Я. Вороже середовище: завоювання космосу вимагатиме від людини пристосування до середовища, яке не є його власним. Rev Інформація та астрономічні новини. 2008; 25. [В Посилання]

5. Williams D, Kuipers A, Mukai C, Thirsk R. Аклімація під час польоту в космос: вплив на фізіологію людини. Can Med Assoc J. 2009; 180 (13): 1317-23. [В Посилання]

6. Спеціальний комітет членів Асоціації космічної медицини та Товариства льотних хірургів НАСА. Здоров’я людини та ефективність довготривалих космічних польотів. Aviat Space Environment Med.2008; 79: 629-35. [В Посилання]

7. Levine BD, Iwasaki K, Zhang R, Zuckerman JH, Pawelczyk JA, Diedrich A,. Церебральна ауторегуляція людини до, під час та після космічного польоту. J Фізіол. 2007; 579 (3): 799-810. [В Посилання]

8. Mader TH, Gibson CR, Pass AF та ін. Набряк диска зорового нерва, сплощення глобуса, хоріоїдальні складки та гіперопічні зрушення, що спостерігаються у астронавтів після тривалого космічного польоту. Офтальмологія. 2011; 118 (10): 2058-69. [В Посилання]

9. Кім DH, Парса CF. Космічний політ і набряк диска. Офтальмологія. 2012; 119 (11): 2420-1. [В Посилання]

10. Йейтс Б. Дж., Керман І. А. Ортостатична непереносимість після польоту в космос: можливе відношення до пластичності, спричиненої мікрогравітацією, у вестибулярній системі. Дослідження мозку, видання 1998; 28: 73-82. [В Посилання]

11. Вест Дж. Фізіологія середовища мікрогравітації, історичні перспективи: Фізіологія в мікрогравітації. J Appl Physiol. 2000; 89: 379-84. [В Посилання]

12. Mergner T, Rosemeier T. Взаємодія вестибулярних, соматосенсорних та зорових сигналів для постурального контролю та сприйняття руху в наземних та мікрогравітаційних умовах - концептуальна модель. Brain Research Rev. 1998; 28: 118-35. [В Посилання]

13. Дізіо П, Лакнер-молодший. Вплив рівня гравітаційно-інерційної сили на зберігання вестибулярної та зорової швидкості в похитці та висоті тону. Дослідження зору. 1992; 32: 111-20. [В Посилання]

14. Messerotti BS, Bianchin M, Angrilli A. Ефекти імітованої мікрогравітації на пластику мозку: Дослідження здивованого рефлекторного звикання. Фізіол та поведінка. 2011; 104: 503-6. [В Посилання]

15. Уотенпо Д.Е., Харгенс А.Р. Серцево-судинна система в мікрогравітації. Довідник з фізіології, фізіології навколишнього середовища 2011. [В Посилання]

16. Антонутто Г., Ді Прамперо ПЕ. Декондиціонування серцево-судинної системи в умовах мікрогравітації: деякі можливі протидії. Eur J Appl Physiol. 2003; 90: 283-91. [В Посилання]

17. Премкумар К., Лі П. Гравітаційний вплив на серцево-судинну систему. Посібник для інструкторів: Гравітаційний вплив на серцево-судинну систему. 2009; 2-21. [В Посилання]

18. Aubert AE, BEckers F, Verheyden B. Серцево-судинна функція та основи фізіології в мікрогравітації. Acta Cardiol. 2005; 60 (2): 129-51. [В Посилання]

19. Борчерс А.Т., Кін К.Л., Гершвін М.Є. Мікрогравітація та імунна реакція: наслідки для космічних подорожей. Харчування. 2002; 18 (10): 889-98. [В Посилання]

20. Hauschild S, Tauber S, Lauber B, Thiel CS, Layer LE, Ulrich O. Регуляція Т-клітин у мікрогравітації - Сучасні знання з експериментів in vitro, проведених у космосі, параболічних польотів та наземних установок. Закон про космонавтику. 2014; 104: 365-77 [В Посилання]

21. Зонненфельд Г., Ширер В.Т. Імунна функція під час польоту в космос. Харчування. 2002; 18 (10): 899-903. [В Посилання]

22. Fitzgerald W, Chen S, Walz C, Zimmerberg J, Margolis L, Grivel J. Імунне придушення лімфоїдних тканин людини та клітин, що обертаються суспензійною культурою, і на борту Міжнародної космічної станції, клітина in vitro. Dev Biol Anim. 2009; 45: 622-32. [В Посилання]

23. Li Q, Mei Q, Huyan T, Xie L, Che S, Yang H. Вплив імітованої мікрогравітації на первинні NK-клітини людини. Астробіол. 2013; 13 (8): 703-14. [В Посилання]

24. Бакей JC. Втрата кісток: управління втратою кальцію та кісткової тканини в космосі. В: Barratt MR, Pool SL, редактори. Космічна фізіологія. Нью-Йорк (Нью-Йорк): Oxford University Press; 2006. с. 5-21. [В Посилання]

25. Шаккельфорд Л.К. Кістково-м’язова реакція на політ у космос. В кн .: Принципи клінічної медицини для космічних польотів. Нью-Йорк (Нью-Йорк): Springer Science and Business Media; 2008. с. 293-306. [В Посилання]

26. Клімент Г. М'язово-кісткова система в просторі. В кн .: Основи космічної медицини. Дордрехт, Нідерланди: Kluwer Academic Publishers; 2003. с. 173-204. [В Посилання]

27. Lang T, LeBlanc A, Evans H, et al. Кортова та трабекулярна втрата мінеральних речовин кістки з хребта та стегна під час тривалого космічного польоту J Bone Miner Res.2006; 19: 1006-12. [В Посилання]

28. Канн C. Реакція кісткової системи на космічні польоти. В: Черчілль СЕ, редактор. Основи космічного життянауки. Т. 1. Малабар (Флорида): видавнича компанія Krieger. 1997. с. 83-103. [В Посилання]

29. Cancedda R. Кісткова система. У: Фіттон Б, Бхитрім В, редактори. Світ без гравітації: дослідження космосу для охорони здоров’я та промислових процесів. Париж (Франція): Європейське космічне агентство; 2001. с. 83-92. [В Посилання]

30. Клімент Г. М'язово-кісткова система в просторі. В кн .: Основи космічної медицини. Дордрехт, Нідерланди: Kluwer Academic Publishers; 2003. с. 173-204. [В Посилання]

31. Шаккельфорд Л.К. Кістково-м’язова реакція на політ у космос. В: Barratt MR, Pool SL, редактори. Принципи клінічної медицини для космічних польотів. Нью-Йорк (Нью-Йорк): Springer Science and Business Media; 2008. с. 293-306. [В Посилання]

32. Баккі Дж. К. Молодший Втрата м’язів: підхід до підтримки сили. У: Космічна фізіологія. Нью-Йорк (Нью-Йорк): Oxford University Press; 2006. с. 77-100. [В Посилання]

33. Плетсер В. Підготовка до майбутнього: європейські студенти, які проводять дослідження мікрогавітації під час параболічних польотів. Журнал Мікрогравітація Новини. 1995; 8: 95 [В Посилання]

Отримано: 10 квітня 2015 р .; Затверджено: 23 квітня 2015 року