Reakcije tijela na bestežinsko stanje

Izvršena je prva naučno-teorijska razrada pitanja vezanih za procjenu mogućeg uticaja odsustva gravitacije na ljudsko tijelo. K. E. Tsiolkovsky(1883, 1911, 1919). U radovima ovog izvanrednog naučnika, priznatog kao "otac astronautike", iznose se pretpostavke da će se u bestežinskom stanju promijeniti motorička funkcija, prostorna orijentacija, mogu se javiti iluzorni osjećaji položaja tijela, vrtoglavica i nalet krvi u glavu. Dugotrajno odsustvo ozbiljnosti, prema njegovom mišljenju, može postepeno dovesti do promjene oblika živih organizama, gubitka ili restrukturiranja određenih funkcija i vještina. Ciolkovsky je povukao analogije između stanja bestežinskog stanja i uslova sa kojima se osoba susreće na Zemlji (uranjanje u vodu, boravak u krevetu). Posebno je istakao da s obzirom da stalni boravak u krevetu može biti štetan za zdrave ljude, onda se u "okruženju bez ozbiljnosti" može očekivati ​​razvoj sličnih poremećaja. I iako je autor pretpostavio mogućnost ljudske adaptacije na ovo stanje, "za svaki slučaj" je predvidio potrebu za stvaranjem umjetne gravitacije zbog rotacije letjelice. Radovi Tsiolkovskog, u suštini, predodredili su glavne pravce eksperimentalnih studija o uticaju bestežinskog stanja na biološke objekte (proučavanje senzornih, motoričkih, vegetativnih reakcija), postavili su polazne tačke neophodne za razumevanje mehanizama nastanka određenih promena. u bestežinskom stanju, određen najradikalniji način prevencije ovakvih poremećaja i naznačeni mogući načini simulacije bestežinskog stanja u zemaljskim uslovima.

Početak sistematskih eksperimentalnih istraživanja uticaja bestežinskog stanja na biološke objekte bilo je sprovođenje kod nas iu SAD (počevši od 1951. godine) serije vertikalnih lansiranja raketnih sistema sa eksperimentalnim životinjama na brodu. Biološka istraživanja su potom nastavljena uz pomoć umjetnih Zemljinih satelita. Rezultati istraživanja sprovedenih tokom suborbitalnih i orbitalnih letova eksperimentalnih životinja bili su osnova na kojoj je formulisan zaključak o mogućnosti izvođenja ljudskog svemirskog leta. U sklopu priprema za ovaj važan i odgovoran događaj, provedena su istraživanja o djelovanju kratkotrajne bestežinske (do 45 s) bestežinskog stanja na ljudsko tijelo, koja se reprodukuje tokom letova aviona po paraboličnoj putanji. Nakon izvanrednog orbitalnog leta Yu. A. Gagarina 12. aprila 1961. godine, započeo je period brzog istraživanja svemira od strane čovjeka. Mogućnosti provođenja medicinskih i fizioloških studija uticaja bestežinskog stanja na ljudski organizam značajno su se povećale, ali se istovremeno povećao i značaj primijenjenih medicinskih problema vezanih za predviđanje, osiguranje sigurnosti i efikasnosti još dužih perspektivnih letova. .

Dosljedno povećanje trajanja svemirskih ekspedicija samo po sebi stvara prilično dobre preduvjete za procjenu mogućnosti i sigurnosti narednih dužih letova. Međutim, ovaj način, po svemu sudeći, ne može biti jedini u formiranju prognoze. Konkretno, karakteriziraju ga i prilično značajna ograničenja povezana s malim brojem zapažanja, istraživačkih metoda, nedostatkom naprednih informacija i, posljedično, prisustvom poznatog rizika pri planiranju dugih letova. Osim toga, u ovom slučaju neizbježni su i neki drugi nedostaci: kašnjenje u kreiranju zaštitnih mjera, veliki utrošak vremena, neekonomično. Ova ograničenja se uspješno kompenziraju korištenjem čisto eksperimentalnog pristupa proučavanju problema bestežinskog stanja.

Eksperimentalni rad sa laboratorijskom simulacijom bestežinskog stanja (uranjanje u vodu, boravak u horizontalnom položaju, ograničenje pokretljivosti) je u našoj zemlji široko razvijen. U eksperimentima ove vrste, učinci uzrokovani smanjenjem vrijednosti i izostankom fluktuacija hidrostatskog krvnog tlaka, smanjenjem težinskog opterećenja na nosećim konstrukcijama, stanjem fizičke neaktivnosti, odnosno onih faktora čiji je značaj u razvoj poremećaja uzrokovanih utjecajem bestežinskog stanja na tijelo, očigledno, proučavaju je lider.

Uz pomoć modela imerzije, pomaci u pogledu metabolizma vode i soli, ortostatske stabilnosti i fizičkih performansi se reproduciraju prilično brzo. Međutim, model uranjanja je neprihvatljiv za rješavanje problema efekta produženog bestežinskog stanja na tijelo. U mnogo većoj mjeri ove zadatke ispunjava stanje hipodinamije u kombinaciji s horizontalnim položajem. Adekvatno reproducira primarne reakcije povezane s mnogim aspektima bestežinskog stanja i ne sadrži nikakve izražene nuspojave koje mogu značajno iskriviti tok glavnog sindroma. Zbog toga, navedeni model, očito, ne uvodi nikakva ograničenja u vrijeme trajanja eksperimenta, osim, naravno, onih koja proizlaze iz razvoja reproducibilnog stanja. Sa ekonomske tačke gledišta, sasvim je prihvatljiv put baziran na laboratorijskoj simulaciji bestežinskog stanja, što zauzvrat stvara preduslove za provođenje brojnih i raznovrsnih serija eksperimenata i prikupljanje statističkog materijala. U široko praktikovanim eksperimentima na životinjama proučava se uticaj hipodinamije na ćelijske, tkivne strukture, metaboličke procese, sistemske promene i otpornost na razne ekstremne uticaje.

Naravno, metode eksperimentalne simulacije bestežinskog stanja omogućavaju da se dobije daleko od potpunog ekvivalenta stvarnog faktora. Oni ne reproduciraju, posebno, senzorne reakcije specifične za bestežinsko stanje. Ipak, prihvatljivost metoda laboratorijskog modeliranja potvrđuje veliki broj sličnosti između reakcija na stvarnu i simuliranu bestežinsko stanje. Dakle, predviđanja napravljena na osnovu eksperimenata sa laboratorijskom simulacijom bestežinskog stanja uglavnom su potvrđena rezultatima svemirskih letova, što ukazuje da su opisani modeli dovoljno adekvatni za stanje bestežinskog stanja. Važno je da se modeli mogu koristiti i kao osnova za rješavanje tako praktički važnih pitanja kao što je razvoj i testiranje sredstava za sprječavanje štetnih efekata bestežinskog stanja na ljudski organizam.

Dakle, kompleksni problem proučavanja bestežinskog stanja kao ekstremnog faktora koji nije stvarno reproducibilan u zemaljskim uslovima zasniva se na sintezi direktnih, odnosno dobijenih tokom letova čoveka u svemir, i indirektnih eksperimentalnih podataka. Ova vrsta sinteze je najplodonosniji način koji može osigurati napredak u uspješnom istraživanju svemira od strane čovjeka.

Mehanizmi prilagođavanja bestežinskom stanju. Trenutno je akumuliran obiman eksperimentalni materijal koji karakterizira različite reakcije ljudskog tijela na bestežinsko stanje i njegove laboratorijske modele. Postoji niz koncepata koji se tiču ​​vjerojatnih mehanizama za nastanak ovih reakcija. Najčešći od njih nastanak čitavog skupa promjena na dijelu tijela povezuju sa izostankom opterećenja na mišićno-koštani sistem, kao i s primarnim efektom bestežinskog stanja na funkciju aferentnih sistema i distribuciju. tečnog medijuma u telu.

Prelazak u bestežinsko stanje, u suštini, znači funkcionalnu deaferentaciju ogromnih receptorskih polja, koja u zemaljskim uslovima reaguju na gravitacione sile i u velikoj meri obezbeđuju funkciju prostorne analize, prostorne koordinacije pokreta, kao i regulisanje postojanosti unutrašnje sredine tela. Ova polja receptora prvenstveno uključuju:

- otolitički dio vestibularnog aparata, koji je specifični gravireceptor i omogućava percepciju gravitacijske vertikale;

- proprioceptivni aparat mišićno-koštanog sistema. Značaj baro-, mehano- i volumoreceptora vaskularnog korita i unutrašnjih šupljina ispunjenih pokretnim organima u stvaranju kompleksa osjeta specifičnih za djelovanje gravitacije još nije dovoljno proučen. Međutim, ne može se sumnjati u učešće ovih tipova recepcije u opštoj reakciji na bestežinsko stanje i formiranju onih novih odnosa koji se uspostavljaju između aferentnih sistema u ovom stanju.

Promjene u aktivnosti aferentnih sistema sastoje se u nastanku specifičnih subjektivnih osjeta („lakoća tijela“, padanje, podizanje, prevrtanje, rotacija), koji se odlikuju različitom jačinom, trajanjem i dobijaju raznoliku emocionalnu obojenost (strah, radost) u zavisnosti od individualnih karakteristika, iskustva i kondicije polaznika. Glavni sadržaj ovih senzacija je gubitak ideja o smjeru gravitacijske vertikale i prostornom položaju tijela, posebno u nedostatku vizualne i taktilne kontrole. Iako vizuelni analizator u nepodržanom stanju ostaje jedini informacioni kanal koji obezbeđuje prostornu orijentaciju, on se takođe može pokazati, posebno u početnom periodu boravka u bestežinskom stanju, kao izvor iluzornih senzacija o prostornom rasporedu okolnih objekata, koji izražava se u prividnom pomaku predmeta koji se razmatraju i „nedostaju“ pri pokušaju njihovog ostvarenja.

Promjena odnosa u aktivnosti aferentnih sistema u bestežinskom stanju također se smatra jednim od mogućih uzroka simptoma karakterističnih za bolest kretanja ili mučninu kretanja.

Posebno postoji mišljenje da dugotrajna konstantna ekscitacija otolitnih receptora vestibularnog aparata potiskuje reakcije iz polukružnih kanala. Sa ove tačke gledišta, funkcionalna deaferentacija otolitnog uređaja treba da doprinese dezinhibiciji refleksa iz polukružnih kanala i poveća njihovu osetljivost na efekte ugaonih ubrzanja.

Za objašnjenje vegetativnih manifestacija vestibularnog porijekla, zakon Weber-Fechner. Budući da se konstantna vrijednost adekvatnog stimulusa vestibularnog aparata smanjuje tokom prelaska u bestežinsko stanje, njegova osjetljivost na ubrzanja u ovom stanju, u skladu s Weber-Fechnerovim zakonom, treba da bude veća nego u zemaljskim uslovima. Zaista, nagli pokreti glave i trupa na početku leta izazivali su kod nekih astronauta vrtoglavicu i druge senzorne reakcije, koje su se na Zemlji obično manifestirale jačim udarom, na primjer, pri okretanju u stolici Barani. Međutim, pojava mučnine i povraćanja, karakteristična za bolest kretanja, može se odrediti u bestežinskom stanju ne samo prirodom vestibularne aferentacije. Postoji pretpostavka da neobična raspodjela plinova i tekućina u različitim dijelovima probavnog trakta u bestežinskom stanju može izazvati mučninu. Eksperimenti na delabirintnim psima pokazali su da se ekscitabilnost centra za povraćanje pod dejstvom ugaonih ubrzanja može povećati i zbog interoceptivne aferentacije koja izlazi iz trbušnih organa. Iznesena je i hipoteza o sudjelovanju hemodinamskog mehanizma povezanog s povećanjem dotoka krvi u kraniocerebralne žile u nastanku vestibulo-vegetativnih poremećaja.

Sa strane somatske komponente vestibularne reakcije (nistagmus) i pragova osjetljivosti vestibularnog aparata na neadekvatne nadražaje (na jednosmjernu struju) u uslovima produženog bestežinskog stanja, nije bilo značajnih razlika u odnosu na podatke iz perioda prije leta. Istovremeno, tokom kratkotrajnog bestežinskog stanja u avionu, nistagmus je potisnut kao odgovor na rotacioni test i električnu stimulaciju. Na osnovu ovih činjenica, istraživači smatraju bestežinsko stanje svojevrsnim "minus-iritantom" otolitnog aparata. Odsustvo kalorijskog nistagmusa u bestežinskom stanju ima drugačiji razlog i nastaje zbog činjenice da je konvekcija bilo koje tekućine, uključujući endolimfu, fizički nemoguća u ovom stanju.

Letovi na orbitalnim stanicama provedeni posljednjih godina pokazali su da, prilagođavanjem bestežinskom stanju, potpuno nestaju smetnje povezane s djelovanjem ubrzanja koje nastaju kada se astronauti kreću u kabini i tijekom studija na okretnoj stolici. S druge strane, bilo je izvještaja o pojavi vestibularnih poremećaja nakon završetka dugotrajnih svemirskih letova, dok nije bilo promjena u pragu osjetljivosti otolitnog aparata na linearna ubrzanja. Dakle, nastavak studija o procjeni vestibularne funkcije u svemirskim letovima ostaje hitan zadatak, posebno u vezi sa razvojem sistema umjetnih utega.

Jedna od manifestacija balansiranja tijela sa vanjskim okruženjem u bestežinskom stanju može biti promjena funkcionalnog stanja receptorskih formacija. Neurofiziološka osnova ovog procesa može se sastojati u razvoju adaptacije receptora ili promeni njihovog "podešavanja" kao rezultat centrifugalnih uticaja. Ako pretpostavimo da je dugotrajno odsustvo gravitacijskih podražaja također praćeno promjenom osjetljivosti odgovarajućih receptorskih formacija, onda se postavlja pitanje: u kojoj su mjeri te promjene reverzibilne? Perzistentne promjene funkcionalnog stanja receptora mogu negativno utjecati na toleranciju stresnih efekata karakterističnih za let u svemir i tok poslijeletnog perioda.

Analiza karakteristika procesa readaptacije kosmonauta, kao i zapažanja tokom duže fizičke neaktivnosti, ukazuju na promjene u općoj reaktivnosti, regulaciji autonomnih i motoričkih funkcija. Teško je nastanak navedenih pomaka povezati samo sa promjenama receptora, aferentne karike refleksnog luka, ali je u principu takva veza moguća.

Nesavršenost reverzne aferentacije može objasniti poremećaje u koordinaciji kretanja u statici i dinamici nakon završetka svemirskih letova.

Promjene u funkcionalnom stanju receptora mogu se povezati i s određenim karakteristikama regulacije metabolizma vode kod astronauta u letu i u periodu nakon leta.

Na funkcionalno stanje organizma u dugotrajnom svemirskom letu može značajno utjecati i smanjenje protoka vanjskih nadražaja povezanih s odsustvom gravitacijskih nadražaja i monotonim životnim uvjetima u zatvorenom prostoru kabine letjelice, tj. nedostatak uobičajenih fluktuacija u parametrima spoljašnjeg okruženja itd. Iako iskustvo izvođenih svemirskih letova nije otkrilo jasna ograničenja koja proizilaze iz ovog faktora, sa daljim povećanjem trajanja može dovesti do promena u opštem mentalnom tonusu, emocionalnom raspoloženje, dobrobit i radni kapacitet kosmonauta. Dakle, u studijama s produženom fizičkom neaktivnošću, u kojima su monotonija vanjskog okruženja, u prisilnom položaju, značajna promjena stereotipa svakodnevnih aktivnosti također bili uzrok osiromašenja aferentne pozadine, pojave nestabilnog raspoloženje ispitanika, razdražljivost, opsesije, konfliktne situacije, au nekim slučajevima i psihijatrijski poremećaji. Naravno, u genezi ovih reakcija ne može se isključiti značaj tipoloških karakteristika ispitanika i različitih endogenih faktora.

Dakle, primarni uticaj bestežinskog stanja na funkciju aferentnih sistema dovodi do razvoja različitih senzornih, motoričkih, vegetativnih i psiholoških reakcija, od kojih neke mogu umanjiti efektivnu ulogu osobe u realizaciji svemirskog programa i zakomplikovati tokom perioda readaptacije. Značaj promena na delu interoceptivnog aferentnog sistema biće detaljnije razmatran u vezi sa opisom ostalih primarnih mehanizama uticaja bestežinskog stanja na telo.

Distribucija tečnosti u sistemu elastičnih rezervoara određena je zakonima hidrostatike. Hidrostatički pritisak, čija je vrijednost proporcionalna visini stupca tekućine i njegovoj specifičnoj težini, djelujući na stijenke spremnika, uzrokuje njihovo istezanje i odgovarajuću preraspodjelu volumena tekućine prema dolje. Ova vrsta pravilnosti se manifestuje i u distribuciji bioloških tečnosti (uglavnom krvi) kod ljudi i životinja u kopnenim uslovima. Boravak u uspravnom položaju praćen je relativnim taloženjem određenog volumena krvi u donjoj polovici tijela, smanjenjem venskog povratka u srce, sistoličkim izbacivanjem i kompleksom odgovarajućih kompenzacijskih reakcija.

Hodanje, trčanje, skakanje, promjene položaja tijela u prostoru mijenjaju veličinu i smjer gravitacijskih pomaka krvi kod ljudi, zbog čega je tijelo u stanju stalne spremnosti da uključi kompenzacijske reakcije povezane s djelovanjem hidrostatskog faktora. . Stalni boravak u horizontalnom položaju smanjuje veličinu i mijenja smjer hidrostatskih sila, a uranjanje u vodu pomaže u njihovom neutraliziranju. Budući da voda kroz meka tkiva vrši ekvivalentan protupritisak na vaskularne zidove, nema taloženja krvi u donjoj polovini tijela čak ni pri vertikalnom držanju. U bestežinskom stanju, efekat hidrostatskog pritiska se potpuno uklanja.

Rezultat svih ovih procesa je kretanje određene količine krvi iz donje polovice tijela u gornju. Postoji mišljenje da je preraspodjela tečnog medija u tijelu najvažniji biološki odgovor na gravitaciju. Mnogi astronauti su u bestežinskom stanju doživjeli osjećaj naleta krvi u glavu. Ona se smanjivala kada je letjelica bila "uvrnuta", ako se kosmonaut nalazio duž radijusa rotacije i glavom prema njegovom centru. Hiperemija kože lica, razvoj oticanja nazofarinksa i tkiva lica u bestežinskim uvjetima također mogu biti povezani s preraspodjelom krvi. Elektropletizmografske studije provedene tokom kratkotrajnog bestežinskog stanja u avionu otkrile su povećanje dotoka krvi u krvne žile organa prsnog koša. Tokom leta posada na orbitalnim stanicama, uočen je porast pritiska u jugularnom venskom sistemu, kao i razvoj venske staze u slivu kraniocerebralnih sudova.

Objektivni znaci preraspodjele krvi također su zabilježeni u eksperimentima s imitacijom bestežinskog stanja. Na primjer, tokom dužeg boravka na krevetu otkrivena je kongestivna dilatacija žila fundusa.

Relativno povećanje centralnog volumena krvi sa smanjenjem hidrostatskog pritiska je kod ljudi, prema D. Gower i koautori, cca 400 cm 2 . To je pokretački mehanizam refleksa, koji dovodi do promjena u metabolizmu vode i soli, gubitka plazme i smanjenja ukupnog volumena cirkulirajuće krvi do vrijednosti pri kojoj se punjenje centralnih vena krvlju vraća u homeostatsku normu. Receptorna zona ovog refleksa lokalizirana je uglavnom u području lijevog atrija. D. Gower i W. Henry otkrili su da disanje pod negativnim pritiskom i naduvavanje lijevog atrijuma sužavanjem lumena mitralne valvule gumenim balonom povećava diurezu kod pasa sa 5 ml na 10 minuta normalno na 13-21 ml na 10 minuta. Impuls iz volumoreceptora lijevog atrija koji su otkrili ide kroz vagus do produžene moždine, a zatim do supraoptičke regije hipotalamusa, zatim do neurohipofize, gdje se luči antidiuretski hormon. Potonji se akumulira u neurohipofizi i pri ulasku u krv, osim antidiuretičkog djelovanja, djeluje i vazopresorski, pa se naziva i vazopresin. Istezanje lijevog atrija s povećanjem venskog protoka u srce inhibira lučenje antidiuretskog hormona, što dovodi do smanjenja reapsorpcije vode i natrijuma u bubrezima, povećanja diureze i gubitka plazme. Veliki značaj u regulaciji ravnoteže vode i soli pridaje se i mehanizmu osmorecepcije i proizvodnje aldosterona u korteksu nadbubrežne žlijezde, koji pojačava reapsorpciju natrijuma. Sekrecija aldosterona se reguliše, posebno, uz učešće receptora desne atrija. Istovremeno, u nadmetanju volumetrijskih i osmotskih mehanizama regulacije mase cirkulirajuće krvi, prvom se pridaje veći značaj, jer ako se naruši konstantnost njenog volumena, osmotski mehanizam se možda više neće manifestirati. Hormonske promjene zabilježene tokom višednevnog svemirskog leta uključivale su smanjenje koncentracije antidiuretičkog hormona u urinu, povećanje aktivnosti renina u krvnoj plazmi i koncentracije aldosterona u urinu.

U eksperimentima sa laboratorijskom simulacijom bestežinskog stanja, gubitak plazme se kretao od 300 do 800 ml. Tokom orbitalnih letova, kosmonauti su također pokazali smanjenje volumena cirkulirajuće plazme za 100-500 ml.

Istovremeno s poliurijom zbog povećanja središnjeg volumena krvi, prema iskustvu laboratorijskih studija i svemirskih letova, smanjuje se žeđ i uspostavlja se negativna ravnoteža vode. Procesi restrukturiranja metabolizma vode i soli i razvoja relativne dehidracije odvijaju se prilično brzo, uglavnom tokom prva dva dana izlaganja, a zatim se razmjena vode uspostavlja na novom, nižem balansnom nivou. Smanjuje se intenzitet diureze, količina potrošene tekućine, kao i brzina obnavljanja vode.

Zgrušavanje krvi zbog gubitka plazme je praćeno povećanjem hematokrita i viskoziteta, iako u budućnosti može doći i do smanjenja mase crvenih krvnih zrnaca. Kao rezultat toga, omjer formiranih elemenata krvi i plazme je normaliziran. Smanjenje ukupne mase hemoglobina, uočeno tokom pregleda astronauta nakon leta, uzrokovano je supresijom eritropoeze i, kako pokazuju laboratorijske studije sa simuliranim bestežinskim stanjem, postaje sve izraženije kako preraspodjela krvi iz donje polovine tijelo se do gornje polovine povećava. U kasnijim fazama eksperimentalnog modeliranja bestežinskog stanja, postoji tendencija vraćanja volumena cirkulirajuće krvi. Mehanizam ovog procesa nije jasan, ali se može povezati s razvojem sekundarnog aldosteronizma ili sa promjenama u drugim mehanizmima regulacije metabolizma vode.

Gubitak tekućine jedan je od razloga smanjenja tjelesne težine, što je više puta zabilježeno u periodu nakon leta. Veličina ovog smanjenja iznosila je u prosjeku od 2 do 5% početne tjelesne težine, nije ovisila o trajanju izlaganja, a relativno brzo se kompenzirala povećanim unosom vode i smanjenom diurezom. Međutim, uočeno je da je povećanjem trajanja letova oporavak težine bio sporiji, što je vjerovatno posljedica promjene strukture mršavljenja i povećanja udjela gubitka tkiva.

Patogenetska povezanost opisanih promjena u razmjeni vode s hidrostatskim faktorom potvrđena je i studijama provedenim na modelu bestežinskog uronjavanja. Pokazalo se da je smanjenje veličine kompenzujućeg kontrapritiska vode na donji dio tijela, pri čemu je obnovljen efekat hidrostatskog krvnog pritiska, smanjio diurezu, pojačao žeđ, a samim tim efikasno spriječio dehidraciju i gubitak težine. Osim toga, pokazalo se da sjedeći položaj ili podizanje uzglavlja kreveta za 6° u odnosu na horizontalu sprječava razvoj negativnog bilansa vode ili gubitak ukupne tjelesne vode, što se obično događa pri simulaciji bestežinskog stanja metodom antiortostatske hipodinamije.

Jedna od važnih posljedica promjena u distribuciji krvi u antiortostatskom modelu bestežinskog stanja je pomak ka metaboličkoj acidozi u krvi koja teče iz mozga. Funkcionalne promjene u vestibularnom, vizualnom i gustatornom analizatoru pronađene u ovoj studiji povezane su s fenomenom acidoze.

Još jedan specifičan rezultat odsustva hidrostatskog pritiska može biti pojava promena venskog tonusa (posebno u donjim ekstremitetima), čija je regulacija u kopnenim uslovima u velikoj meri određena fluktuacijama hidrostatičkog pritiska. Konkretno, u eksperimentima s imitacijom bestežinskog stanja, elastoelastična svojstva vena lišenih ovog uobičajenog stimulusa se mijenjaju. Povećava se njihova rigidnost, pogoršava se rastezljivost i kontraktilnost. Ovaj obrazac potvrđuju i rezultati postletnog pregleda kosmonauta, iako je tokom leta, pod uticajem negativnog pritiska, utvrđeno povećanje rastezljivosti krvnih sudova u nogama.

Patogeneza drugih promjena u kardiovaskularnom sistemu u bestežinskom stanju i u njegovom laboratorijskom modeliranju je složenija i ne može se u tolikoj mjeri učiniti ovisnom samo o odsustvu hidrostatskog krvnog tlaka.

Najbliže, iako ne u potpunosti, povezano sa ovim mehanizmom je pogoršanje posturalnih reakcija kardiovaskularnog sistema. Smanjenje ortostatske stabilnosti otkriveno je nakon prvih letova čovjeka u svemir. Nakon toga, ovo zapažanje je više puta potvrđeno. Ortostatski poremećaji se prirodno manifestiraju nakon eksperimenata s uranjanjem u vodu i mirovanjem u krevetu.

Nastanak ortostatskih poremećaja povezan je, posebno, s fenomenom dehidracije, odnosno smanjenjem ukupnog volumena cirkulirajuće krvi, jer pogoršava smanjenje povrata venske krvi u srce u okomitom položaju tijela. . Treba napomenuti da dehidracija bilo kojeg porijekla (krvarenje, ograničeni unos vode, toplotni stres) negativno utječe na podnošljivost efekata povezanih s preraspodjelom krvi u noge. Istina, ne nalaze svi autori jasnu korelaciju između stepena dehidracije ili smanjenja volumena cirkulirajuće krvi, s jedne strane, i težine ortostatskih poremećaja, s druge strane, pa ovaj mehanizam nije jedini u formiranje ortostatske nestabilnosti. Veliki značaj u nastanku ortostatskih poremećaja pridaje se i smanjenju mišićnog tonusa, posebno u donjim ekstremitetima, umoru, kapacitetu venskog depoa u donjoj polovini tijela, propusnosti vaskularnog zida i oslobađanju plazme u međućelijski prostor, te karakteristikama neurohumoralne regulacije funkcija u uspravnom položaju. Utvrđeno je da su postpoletni ortostatski poremećaji izraženiji kod onih kosmonauta čija je otpornost na vertikalno držanje bila relativno niža i prije leta.

Jednosmjernost pomaka tokom simulacije bestežinskog stanja i ortostatskih utjecaja stvaraju preduslove za sumiranje efekata prilikom prelaska u vertikalni položaj nakon završetka hipodinamije. Kompenzatorne mogućnosti kardiovaskularnog sistema se brže iscrpljuju i dolazi do neuspjeha kompenzacije (prekolaptoidno stanje). Daljnji razvoj dekompenzacije izražava se u padu minutnog volumena, poremećenoj cerebralnoj cirkulaciji i pojavi nesvjestice.

Prisustvo veze između promjena koje se javljaju u kardiovaskularnom sistemu tokom simulacije bestežinskog stanja i ortostatskih testova omogućava da se o očekivanim promjenama u ortostatskoj stabilnosti sudi prema težini pomaka zabilježenih u mirovanju. Još veće mogućnosti za takvo predviđanje otvaraju se u slučaju korištenja funkcionalnih testova koji reproduciraju doziranu poteškoću u vraćanju venske krvi u srce. Konkretno, utvrđena je visoka korelacija između odgovora na ortostatski test i test Valsalva. Posebno je informativan test sa negativnim pritiskom na donju polovinu tijela, koji se koristi u toku samog leta, kao i tokom predletnog i postletnog pregleda astronauta.

Razlozi za nastanak nestabilnosti na ova opterećenja nakon imitacije ili djelovanja stvarnog bestežinskog stanja su, dakle, ne samo u razvoju dehidracije, već i u promjenama funkcionalnog stanja kardiovaskularnog sistema.

Dehidracija uzrokovana izostankom ili smanjenjem hidrostatskog tlaka krvi, po svemu sudeći, također je jedan od razloga pogoršanja tolerancije niza drugih stresnih učinaka, posebno ubrzanja i fizičkog napora. U svakom slučaju, eksperimentalna dehidracija za više od 4% tjelesne težine dovela je do oštećenja izometrijske kontrakcije mišića, fizičkih performansi i tolerancije uzdužnih ubrzanja.

Ovi podaci nam omogućavaju da konstatujemo da su krajnji efekti koji proizlaze iz mehanizma preraspodjele krvi u bestežinskom stanju vrlo ozbiljni. Stoga je razumljivo da se trenutno velika važnost pridaje razvoju mjera za sprječavanje promjena povezanih s odsustvom hidrostatskog krvnog tlaka u bestežinskom stanju.

Uklanjanje tereta na mišićno-koštani sistem u bestežinskim uslovima izaziva sistemske pomake, čija je patofiziološka osnova „neupotreba“ organa.

Odsustvo potrebe za aktivnim odupiranjem gravitacijskim silama i održavanjem držanja, smanjenje troškova mišića za kretanje tijela i njegovih pojedinačnih dijelova u prostoru bi teoretski trebalo dovesti do smanjenja izmjene energije i smanjenja zahtjeva za transportnim sistemom kisika. . Neopterećenost mišićnog sistema i potpornih struktura, značajno restrukturiranje motoričke koordinacije u nepodržanom stanju, osim toga, stvara preduslove za promjene u metabolizmu, poremećaje neurohumoralnih mehanizama regulacije somatskih i autonomnih funkcija i razvoj tzv. sindrom hipodinamije.

U dugotrajnim zemaljskim studijama sa ispitanicima koji ostaju na krevetu i kontrolisano ograničavanje motoričke aktivnosti, njenih prostornih (hipokinezija) i komponenti snage (hipodinamija), smanjenje bazalnog metabolizma u rasponu od 3–7 do 20–22 Najčešće se opaža %. Pojedinačna mjerenja vrijednosti razmjene gasova i plućne ventilacije tokom svemirskih letova ne daju osnova za konačne zaključke, jer je uočeno i povećanje i smanjenje potrošnje kiseonika.

Izvođenje niza radnih operacija unutar i izvan kabine svemirske letjelice je komplikovano odsustvom uobičajene podrške i zahtijeva značajno restrukturiranje koordinacije pokreta. Kao rezultat toga, troškovi mišića i energije za ove operacije mogu se povećati u bestežinskom stanju u poređenju sa zemaljskim uslovima.

Proučavanje troškova energije lokomocija izvedenih u uvjetima eksperimentalno reproducibilne hipogravitacije pokazalo je smanjenje potrošnje energije za izvođenje pokreta iste prirode kako se smanjuje „težina”. Potrošnja energije američkih kosmonauta dok su radili na površini Mjeseca (1/6 G) u specijalnom svemirskom odijelu u prosjeku je iznosila 220–300 kcal/h, što je ekvivalentno hodanju bez opreme po zemlji brzinom od 5 km/ h.

Smanjen energetski metabolizam jedan je od razloga smanjene potrebe za hranom. Takva su zapažanja napravljena, posebno, u eksperimentima s uranjanjem u vodu i hipodinamijom.

Među specifičnim posljedicama hipodinamije su promjene na mišićno-koštanom sistemu.

Demineralizacija koštanog tkiva, koja je više puta zabilježena u zemaljskim studijama s hipodinamijom i nakon završetka stvarnih svemirskih letova, očito je posljedica smanjenja opterećenja na skelet.

Nemoguće je isključiti mogućnost promjene mehaničke čvrstoće skeleta zbog njegove dekalcifikacije. Smanjenje opterećenja na mišićno-koštani sistem smanjuje eritropoetsku funkciju koštane srži.

Nedovoljno opterećenje mišićnog sistema (čak i za vrijeme kratkotrajnog bestežinskog stanja izražava se izrazitim smanjenjem bioelektrične aktivnosti mišića vrata, leđa i bedara) dovodi do smanjenja volumena mišića i perimetara donjih ekstremiteta. Ovaj fenomen je vjerojatno povezan s razvojem atrofičnih procesa u mišićima, iako u početnoj fazi leta brzo smanjenje perimetara može ovisiti i o smanjenju opskrbe krvlju donjih ekstremiteta. Istovremeno se obnavlja metabolizam proteina, javlja se negativna ravnoteža dušika. Smanjuje se i ukupan sadržaj kalijuma u organizmu, što ukazuje na razgradnju mišićnih proteina.

Betežinska i eksperimentalna fizička neaktivnost dovode do smanjenja mišićnog tonusa, mišićne snage, izdržljivosti i fizičkih performansi.

Smanjenje mišićnog tonusa, fizičke napetosti i metabolizma energije u stanju fizičke neaktivnosti praćeno je razvojem detreniranosti kardiovaskularnog sistema, što zauzvrat pogoršava podnošljivost različitih opterećenja.

Većina autora navodi usporavanje procesa normalizacije pulsa nakon utjecaja preopterećenja i u prvim satima boravka u bestežinskom stanju, što je, po svemu sudeći, rezultat svojevrsne orijentacijske reakcije na novinu. situacija i neuro-emocionalni stres. Kada se vrijednost emocionalnog faktora smanjila, normalizacija pulsa je išla brže. Dakle, relativna tahikardija u prvim satima bestežinskog stanja nije rezultat njenog specifičnog dejstva na kardiovaskularni sistem. U periodu od 5 dana boravka u bestežinskom stanju, najkarakterističnije je smanjenje pulsa i povećanje njegove fluktuacije, što je povezano s relativnim povećanjem tonusa vagusnog živca. Tokom dužih letova, nakon početnog smanjenja i naknadne stabilizacije pulsa, došlo je do trenda povećanja ovog pokazatelja. Slična se ovisnost manifestira i u eksperimentima sa simuliranim bestežinskim stanjem. Za duže periode hipodinamije karakteristično je povećanje pulsa.

Promjene u pulsu u uvjetima produžene fizičke neaktivnosti mnogi autori smatraju manifestacijom funkcionalne insuficijencije vagusa i s tim povezanom prevlašću simpatičkih efekata u regulaciji srčane aktivnosti.

Slične promjene u odnosima između simpatičkih i parasimpatičkih utjecaja na kardiovaskularni sistem nalaze se u reakcijama arterijskog tlaka. U eksperimentima s imitacijom bestežinskog stanja, nakon početnog smanjenja krvnog tlaka, u budućnosti se mogu uočiti i hipotenzivne i hipertenzivne vrste reakcija, s općom tendencijom porasta krvnog tlaka i snižavanja pulsnog tlaka. Kod dugih letova utvrđeno je povećanje krvnog tlaka, što se smatra rezultatom velikog radnog i emocionalnog stresa.

Elektrokardiografske studije sprovedene u uslovima svemirskog leta nisu otkrile značajne promene u talasima i intervalima elektrokardiograma. Brojni autori, međutim, primjećuju određeno produženje vremena atrioventrikularnog ili intraventrikularnog provođenja i tendenciju smanjenja amplitude T talasa, što ukazuje na odstupanja u provodnoj funkciji i intenzitetu metaboličkih procesa u srčanom mišiću u stanje bestežinskog stanja. Pojava pozitivnog fenomena Hecklin, kao i slučajevi ekstrasistole, pa čak i bigemije, koji su se javljali kod američkih astronauta, uklapaju se u sliku hipokalijemije, što potvrđuju podaci o pojavi negativnog bilansa kalija tokom svemirskih letova. U eksperimentima s produženom fizičkom neaktivnošću također su pronađeni pomaci položaja, usporavanje intrakardijalne provodljivosti i smanjenje amplitude R i T talasa. T sindrom je otkriven u grudnim odvodima v-1> T v-6, što je povezano s povećanjem venskog protoka do srca.

Promjene u faznoj strukturi srčanog ciklusa u studijama sa simuliranim bestežinskim stanjem često se uklapaju u kompleks simptoma, koji V. L. Karpman naziva se fazni sindrom hipodinamije srca. Odvojeni pomaci, koji ukazuju na smanjenje mehaničke aktivnosti srčanog mišića, također su otkriveni tokom svemirskog leta. To uključuje smanjenje amplitude i trajanja oscilatornih ciklusa seizmokardiograma, povećanje elektromehaničkog kašnjenja, mehanoelektričnog koeficijenta i mehanosistoličkog indeksa, kao i povećanje perioda stresa i smanjenje perioda izbacivanja. Ubrzo nakon sletanja, kosmonauti su u nekim slučajevima pokazali znakove pogoršanja kontraktilne funkcije miokarda.

Proučavanje hemodinamskih pokazatelja kao što su vrijednost sistoličkog i minutnog volumena krvi, periferni otpor u bestežinskom stanju, započeto je tokom letova orbitalnih stanica Saljut. Kosmonauti su pokazali znakove i smanjenja i povećanja sistoličkog i minutnog volumena. Ranije su studije sprovedene tokom kratkotrajnog bestežinskog stanja u avionu otkrile usporavanje protoka krvi. U funkcionalnim testovima sa fizičkom aktivnošću tokom leta konstatovane su niže vrijednosti minutnog volumena krvi nego prije leta.

U modelskim eksperimentima, prema većini istraživača, sistolni volumen krvi se smanjuje. Periferni otpor u uslovima hipodinamije se povećava, ali može i smanjiti. U svemirskim letovima vaskularni otpor se mijenjao u skladu sa dinamikom izbacivanja krvi. Informacije o brzini širenja pulsnog vala duž aorte i arterija mišićnog tipa su kontradiktorne. Postoje izvještaji o odsustvu redovnih promjena ovog indikatora, njegovom povećanju ili, obrnuto, njegovom smanjenju. Treba napomenuti da većinu opisanih promjena u funkcionalnom stanju kardiovaskularnog sistema karakterizira fazni karakter, što dijelom objašnjava nedosljednost procjena u pogledu smjera nekih promjena.

Na osnovu materijala dobijenih u stvarnim svemirskim letovima, postoje sukcesivni faze adaptacije kardiovaskularnog sistema do bestežinskog stanja. Prolazne reakcije povezane s normalizacijom pokazatelja nakon djelovanja preopterećenja zamjenjuju se reakcijama prirode "istovarivanja" i naknadnom stabilizacijom na razini koja odražava prevlast parasimpatičkih učinaka u regulaciji cirkulacije krvi. Međutim, s obzirom na iskustvo laboratorijskih studija i letova, možemo zaključiti da se proces adaptacije tu ne završava. Tokom dugih letova moguća je pojava hipodinamski uslovljenih reakcija, uključujući prevladavanje simpatičkih efekata, razvoj faznog sindroma hipodinamije miokarda i detreniranost kardiovaskularnog sistema.

Opće promjene cirkulacije povezane s hipodinamijom i smanjenjem hidrostatskog krvnog tlaka također su praćene promjenama u regionalnoj cirkulaciji, posebno razvojem venske kongestije. Nakon letova, reografskom tehnikom, utvrđena je asimetrija tonusa moždanih arteriola i vena. Poremećaji cerebralne hemocirkulacije smatraju se uzrokom brojnih neuroloških poremećaja tokom duže fizičke neaktivnosti. Potonje karakteriziraju simptomi hemisferne asimetrije i desno-piramidalne insuficijencije. Asimetrija tetivnih refleksa sa prevlastom desne strane također je otkrivena nakon letova u svemir.

Mijenja se i bioelektrična aktivnost mozga, što autori objašnjavaju smanjenjem funkcionalne pokretljivosti kortikalnih procesa i aktivirajućim djelovanjem retikularne formacije. Ostali mogući neurološki poremećaji uključuju vegetativno-vaskularnu disfunkciju, astenoneurotski sindrom i sindrom neuromuskularnog poremećaja.

Uslovi pravog svemirskog leta ograničavaju mogućnost sprovođenja opsežnih studija metabolizma, kao i krvi, urina i drugih bioloških supstrata. Utjecaj bestežinskog stanja najčešće se procjenjuje na osnovu podataka istraživanja nakon leta, iako je tumačenje registrovanih promjena u nekim slučajevima teško.

U dugotrajnim letovima na orbitalnim stanicama utvrđeno je smanjenje broja leukocita i retikulocita, a nakon sletanja uočeni su znaci inhibicije hematopoeze (smanjenje broja retikulocita za 34%, eritrocita za 15,2%, ukupno masa hemoglobina za 14-23, 6-34%). Do 7-12 dana perioda readaptacije broj retikulocita se povećao za skoro 3,5 puta, što je praćeno postupnim povećanjem broja eritrocita i hemoglobinske mase.

Povećanje ESR-a, pojava neutrofilne leukocitoze s limfo- i eozinopenijom, koje se vrlo često bilježe kod astronauta u periodu nakon leta, može se smatrati manifestacijom stresa pri adaptaciji. To posebno dokazuje povećanje koncentracije kortikosteroida i kateholamina u krvi i povećanje njihovog izlučivanja mokraćom nakon leta. Naprotiv, u stanju bestežinskog stanja i u procesu izvođenja modelskih eksperimenata, utvrđeno je smanjenje aktivnosti kortikoadrenalnog sistema.

Podaci o uticaju bestežinskog stanja i uslova koji ga simuliraju na zgrušavanje krvi su kontradiktorni.

Priroda fizičke aktivnosti i ishrane u bestežinskim uslovima utiče na stanje metabolizma lipida, o čemu se može suditi po povećanju sadržaja holesterola, lecitina i neesterifikovanih masnih kiselina u krvi.

Promjene u metabolizmu proteina, uzrokovane fenomenom mišićne atrofije i očigledno povezane sa smanjenjem resinteze proteina i brzine ugradnje aminokiselina u nju, očitovale su se kod astronauta u povećanju sadržaja uree u krvi i povećanju izlučivanje kreatinina u urinu. Važna manifestacija promjena u metabolizmu proteina je smanjenje sinteze hemoglobina tokom svemirskog leta.

Demineralizacija koštanog tkiva je praćena pojačanim izlučivanjem kalcija u svemirskim letovima i eksperimentima s imitacijom bestežinskog stanja.

Opća astenija i prilično izražene promjene u metabolizmu povezane s fizičkom neaktivnošću praćene su smanjenjem imunološkog otpora i povećanjem vjerojatnosti bolesti u svemirskom letu. Povećanje mikrobne kontaminacije kože i sluzokože stvara dodatne razloge za takve zabrinutosti.

Dakle, uklanjanje teretnog opterećenja na mišićno-koštani sistem je samostalan i vrlo važan okidač u razvoju različitih poremećaja uzrokovanih bestežinskim stanjem. Holistička slika promjena koje se javljaju u stanju ljudskog tijela pod utjecajem bestežinskog stanja ili uvjeta koji simuliraju njegovo djelovanje uključuje složeni skup reakcija kardiovaskularnog, mišićno-koštanog sistema, krvnog sistema, metaboličkih funkcija, mehanizama nervnog i humoralnog regulacije. , opšta reaktivnost i imunitet, stanje analizatora i viša nervna aktivnost. Budući da su navedene reakcije pretežno izraz adaptivnih pomaka, one, po pravilu, ne nameću značajnija ograničenja opštem stanju i radnoj sposobnosti kosmonauta tokom samog leta. Ipak, dostupni znanstveni podaci ne dopuštaju nam da u potpunosti isključimo mogućnost ozbiljnijih promjena tokom dugotrajnih letova (izraženiji destruktivni procesi, astenija, pojava bolesti koje zahtijevaju specijaliziranu medicinsku njegu, smanjenje fizičkih i mentalnih performansi).

Trenutno, najkritičniji oblik ispoljavanja pomaka uzrokovanih uticajem bestežinskog stanja na ljudski organizam su poremećaji koji se javljaju u periodu readaptacije. Glavni su smanjena tolerancija preopterećenja, vertikalno držanje, pogoršanje fizičkih performansi, koordinacija hodanja i drugih motoričkih radnji. Stoga je jedan od naučno i praktično važnih zadataka medicinske podrške dugotrajnim svemirskim letovima razvoj i implementacija sistema mjera za prevenciju poremećaja koji nastaju kod astronauta po povratku na Zemlju.

Najperspektivniji pravci preventivnog djelovanja određeni su mehanizmima nastanka promjena koje se javljaju u bestežinskom stanju. Prilično pojednostavljen dijagram patogeneze poremećaja uzrokovanih uticajem bestežinskog stanja (slika 3.4) pokazuje neke od mogućih pravaca i načina prevencije (karike patogeneze i odnos između njih označeni su tankim linijama i strelicama, profilaktičkim agensima a njihovi smjerovi djelovanja su označeni debelim linijama i strelicama).

Najprirodnije i praktično izvodljivije je korištenje preventivnih efekata na takve primarne, pokretačke efekte bestežinskog stanja, kao što je uklanjanje hidrostatskog krvnog tlaka i opterećenja mišićno-koštanog sustava. U slučaju dovoljno pouzdanog blokiranja ovih primarnih efekata, može se računati na prekid lanca sekundarno uslovljenih pomaka, uključujući i one koje izazivaju najveću zabrinutost u periodu readaptacije. Izbor metode za prevenciju pomaka povezanih sa promjenama aktivnosti aferentnih sistema je mnogo teži. Čini se da je najradikalnije rješenje svih problema uvođenje umjetne gravitacije na svemirske letjelice, ali u ovom trenutku još nije nagomilano dovoljno opravdanja u korist ovog rješenja i mogućih nuspojava dugog boravka u stalno rotirajućem sistemu. nisu procijenjene da opravdaju potrebu za njegovim razvojem. Ipak, u toku je potraga za optimalnim parametrima sistema veštačke gravitacije (radijus, ugaona brzina rotacije, minimalna efektivna vrednost radijalnog ubrzanja).

Najlogičniji način da se spriječe posljedice neuobičajene distribucije krvi povezane s odsustvom hidrostatskog tlaka je umjetna reprodukcija efekta hidrostatskog tlaka. U tu svrhu testirana su sljedeća sredstva i metode u eksperimentima sa uranjanjem u vodu i mirovanjem u krevetu: manžetne na naduvavanje na udovima, disanje pod pritiskom i izlaganje negativnom pritisku na donjoj polovici tijela.

Proučavali smo i efekte koji se postižu upotrebom centrifuge kratkog radijusa, u kojoj je djelovanje uzdužnih preopterećenja imitiralo hidrostatički pritisak, ali je istovremeno utjecalo na mišićno-koštani sistem i gravirecepciju. Grupa agensa koja se razmatra uključuje i efekte koji osiguravaju inercijalno pomicanje krvi duž glavnih žila pod udarnim opterećenjima koja djeluju u smjeru uzdužne ose tijela.

Rice. 3.4. Shema patogeneze poremećaja uzrokovanih utjecajem bestežinskog stanja (autor: I. D. Pestov, 1979.)

Preventivni efekti na neke međukarike ovog patogenetskog lanca mogu se provesti uz pomoć farmakoloških i hormonalnih lijekova, a konačni efekti (smanjenje ortostatske stabilnosti nakon leta) - uz pomoć lijekova koji vrše prekomjeran pritisak na donju polovicu tijela.

Dakle, u odnosu na prevenciju posljedica hipodinamičkog sindroma, postoji vrlo stvarna konstruktivna osnova koja se sastoji u stvaranju konstantnog (uz pomoć odijela za opterećenje) i promjenjivog (izvođenjem setova vježbi na posebnim simulatorima) opterećenja. na mišićno-koštani sistem, upotrebu farmakoloških preparata i sredstava nespecifične prevencije.

Naravno, učinak većine gore opisanih preventivnih sredstava nije strogo selektivan, često se proteže na susjedne karike patogeneze i stoga nadilazi predloženu klasifikaciju, koja naglašava samo preovlađujuće učinke za koje je dizajniran ovaj ili onaj agens. Na primjer, učinak negativnog tlaka na donju polovicu tijela, osim preraspodjele krvi, prati i aksijalno opterećenje na tijelu, čija su veličina i točke primjene određene dizajnerskim karakteristikama vakuum kontejner. Osim toga, dekompresija donje polovice tijela može reproducirati osjećaje karakteristične za djelovanje gravitacije. Upotreba vakum posude tokom odmora u krevetu izaziva, posebno, osjećaj da ste u uspravnom položaju. Još jedan primjer preventivnog djelovanja koji ima širok spektar i rješava u suštini sve pokretače promjena povezanih s bestežinskim stanjem je upotreba centrifuga u zraku kratkog radijusa. Ipak, na sadašnjem nivou znanja, teorijske i tehničke opremljenosti, postizanje relativno harmoničnog preventivnog efekta može se osigurati samo kompleksom preventivnih akcija usmjerenih na različite karike u patogenetskom lancu.

Primarni efekti bestežinskog stanja su uklanjanje hidrostatskog pritiska krvi i tkivne tečnosti, opterećenje mišićno-koštanog sistema i odsustvo gravitacionih nadražaja iz specifičnih gravireceptora aferentnih sistema. Reakcije organizma, usled dugog boravka u bestežinskom stanju, izražavaju, u suštini, njegovu adaptaciju na nove uslove sredine i odvijaju se po tipu "neupotrebe" ili "atrofije od neaktivnosti".

Stanje bestežinskog stanja u početnom periodu često uzrokuje smetnje u prostornoj orijentaciji, iluzorne senzacije i simptome bolesti kretanja (vrtoglavica, nelagoda u stomaku, mučnina i povraćanje), koji su uglavnom povezani s reakcijama vestibularnog aparata i naletom krvi u glava. Postoje i promjene u subjektivnoj percepciji opterećenja i neke druge promjene uzrokovane reakcijama osjetljivih organa koji su podešeni na Zemljinu gravitaciju. Tokom prvih deset dana boravka u bestežinskom stanju, u zavisnosti od individualne osetljivosti osobe, u pravilu dolazi do prilagođavanja na naznačene manifestacije bestežinskog stanja i vraća se zdravlje.

U uslovima bestežinskog stanja, koordinacija pokreta se restrukturira i razvija se detreniranost kardiovaskularnog sistema.

Betežinsko stanje utiče na ravnotežu tečnosti u organizmu, metabolizam proteina, masti, ugljenih hidrata, mineralni metabolizam, kao i na neke endokrine funkcije. Dolazi do gubitka vode, elektrolita (posebno kalijuma, natrijuma), hlorida i drugih promena u metabolizmu.

Slabljenje djelovanja vanjskih sila na strukture koje nose opterećenje dovodi do gubitka kalcija i drugih tvari važnih za održavanje čvrstoće kostiju. Nakon dužeg izlaganja bestežinskom stanju moguća je blaga atrofija mišića, neka slabost mišića udova itd.

Među najčešćim manifestacijama štetnog djelovanja bestežinskog stanja na tijelo u kombinaciji s drugim karakteristikama uslova života na svemirskom brodu je astenizacija, čiji se neki znakovi (pogoršanje radne sposobnosti, brzi zamor) otkrivaju već tokom samog leta. Međutim, astenizacija je najuočljivija pri povratku na Zemlju. Smanjenje tjelesne težine, mišićne mase, mineralna zasićenost kostiju, smanjenje snage, izdržljivosti, fizičkih performansi ograničavaju toleranciju na stresne efekte karakteristične za ovaj period preopterećenja, kao i na efekte zemljine gravitacije.

Povrede motoričke funkcije u svemirskom letu, po svemu sudeći, nisu kritične, jer se razvoj vještina koordinacije pokreta u bestežinskom stanju odvija relativno uspješno. Značajno nepovoljniji su poremećaji koordinacije pokreta, koji se mogu razviti u periodu readaptacije, u zavisnosti od trajanja izlaganja fizičkoj neaktivnosti i bestežinskom stanju.

Ortostatska nestabilnost, koju karakteriše izraženo povećanje fizioloških promjena, pojava vrtoglavice, slabosti, mučnine, a posebno mogućnost nesvjestice u uspravnom položaju, vrlo je ozbiljan problem tipičan za period nakon leta, iako nakon kratkotrajnog ovi simptomi su bili kratkotrajni i lako reverzibilni.

Promjene imunoloških reakcija i otpornosti na infekcije praćene su povećanjem osjetljivosti na bolesti, što može dovesti do kritične situacije tokom leta. U kratkotrajnim letovima nisu uočene značajne promjene imunološke reaktivnosti.

Postoji izvjesna mogućnost da neke druge promjene u funkcionalnom stanju tijela mogu uticati na trajanje sigurnog boravka u uslovima dužeg bestežinskog stanja. Neki od njih su određeni procesima restrukturiranja mehanizama nervne i hormonske regulacije autonomnih i motoričkih funkcija, drugi zavise od stupnja strukturnih promjena (na primjer, u mišićnom i koštanom tkivu), detreninga kardiovaskularnog sistema i metaboličkih promjena. . Razvoj i implementacija sistema mjera za prevenciju ovih poremećaja jedan je od važnih zadataka medicinske podrške dugotrajnim svemirskim letovima.

U principu, postoje dva načina da se spreči uticaj bestežinskog stanja. Prvi je da se spreči prilagođavanje tela bestežinskom stanju stvaranjem veštačke gravitacije na letelici, ekvivalentne zemaljskoj; ovo je najradikalnija, ali složena i skupa metoda, koja isključuje precizna promatranja svemira i mogućnost eksperimenata u bestežinskim uvjetima. Druga metoda omogućava djelomičnu adaptaciju tijela na bestežinsko stanje, ali istovremeno predviđa i donošenje mjera za sprječavanje ili smanjenje štetnih efekata adaptacije. Preventivno djelovanje zaštitne opreme prvenstveno je osmišljeno da održi dovoljan nivo fizičkih performansi, motoričke koordinacije i ortostatske stabilnosti (tolerantnost preopterećenja i vertikalnog držanja), budući da prema savremenim podacima promjene u ovim funkcijama koje nastaju u periodu readaptacije izgleda biti najkritičniji.

Prirodno je i praktično izvodljivo spriječiti takve primarne okidačke efekte bestežinskog stanja kao što je uklanjanje hidrostatskog krvnog tlaka i težinskog opterećenja na mišićno-koštani sustav, što omogućava eliminaciju ili slabljenje dugog lanca sekundarno uvjetovanih pomaka, uključujući i one koji uzrokuju najveća briga u periodu readaptacije. Mnogo je teže parirati onim promjenama koje nastaju u aktivnosti aferentnih sistema u bestežinskom stanju. Nemoguće je nadoknaditi odsustvo gravitacijskih podražaja za specifične gravireceptore bez pribjegavanja stvaranju umjetne gravitacije. Preventivni i terapijski efekti mogu se odnositi ne samo na primarne ili okidačke efekte bestežinskog stanja, već i na niže razine patogenetskog lanca.

Prevencija reakcija povezanih sa odsustvom hidrostatskog krvnog pritiska u bestežinskom stanju tokom leta može se sastojati, prvo, u upotrebi sredstava i metoda koje veštački reproduciraju efekat hidrostatskog pritiska: disanje pod viškom (iznad atmosferskog za 15 - 22 mm Hg. pritiska , izlaganje negativnom (ispod atmosferskog za 25 - 70 mm Hg. čl.) pritisku na donju polovinu tijela itd., i drugo, u preventivnom djelovanju na neke međukarike patogenetskog lanca uz pomoć farmakoloških i hormonalni lekovi. U periodu posle leta preporučuje se nošenje antig odela, koje obično koriste piloti (pri pritisku u komorama od 35 - 50 mm Hg), i uspostavljanje štedljivog režima sa postepenim, doziranim povećanjem vrijeme provedeno u vertikalnom položaju.

Kompenzacija manjka tezinskog opterećenja na mišićno-koštani sistem u bestežinskim uslovima jedno je od vrlo obećavajućih područja u razvoju preventivnih mjera i obezbjeđuje se fizičkim treningom korištenjem opružnih ili gumenih ekspandera, bicikloergometara, simulatora tipa trake za trčanje i odijela za opterećenje koje stvaraju statičko opterećenje tijela i pojedinih mišićnih grupa zahvaljujući gumenim šipkama.

U sistemu prevencije pomaka, uglavnom zbog neopterećenosti mišićno-koštanog sistema, mogu se koristiti i druge metode uticaja, posebno mišićna električna stimulacija, upotreba hormonskih lekova koji normalizuju metabolizam proteina i kalcijuma, kao i kao i na razne načine za povećanje otpornosti organizma na infekcije.

Opšti sistem zaštitnih mera takođe treba da uzme u obzir mogućnost povećanja nespecifične otpornosti organizma smanjenjem štetnih efekata faktora stresa letova u svemir (smanjenje nivoa buke, optimizacija temperature, stvaranje odgovarajuće higijene i pogodnosti u domaćinstvu), obezbeđivanje dovoljna potrošnja vode, puna i izbalansirana ishrana sa povećanom zasićenošću vitaminima, obezbeđivanje uslova za odmor, san itd. Povećanje unutrašnje zapremine letelica i stvaranje poboljšanih svakodnevnih sadržaja na njima značajno doprinosi ublažavanju neželjenih reakcija na bestežinsko stanje.

Treba napomenuti da su u sistemu mjera za sprječavanje štetnih efekata dugotrajnog bestežinskog stanja na ljudski organizam, odabir i obuka prije leta, kao i rehabilitaciona terapija koja se primjenjuje u periodu nakon leta, od samostalnog značaja.

Na sadašnjem nivou znanja, postizanje relativno harmoničnog profilaktičkog efekta može se osigurati samo upotrebom kompleksa profilaktičkih sredstava usmjerenih na različite karike u patogenetskom lancu. Ispravnost ovakvog pristupa izgradnji sistema preventivnih mjera jasno su pokazali letovi posada orbitalnih stanica Saljut (30, 63, 96, 140, 175, 185 i 211 dana) i Skylab (28, 59, i 84 dana). Ovim letovima potvrđena je sposobnost čovjeka da postoji i funkcionira na modernim svemirskim letjelicama uz korištenje odgovarajućih sredstava prevencije, ali su potrebna dalja istraživanja o djelovanju bestežinskog stanja na ljudsko tijelo.

Vaseljenski prostor nije homogen medij sa konstantnim (barem u prosjeku) svojstvima na svakoj svojoj tački, tako da će specifični uslovi leta svemirskih letjelica ovisiti o površini prostora, putanji i trajanju leta.

U opštem slučaju, let svemirske letelice će se odvijati:

van planete, kada sve što je potrebno za normalno postojanje letjelice i njene posade mora biti na njoj;

u uslovima visokog vakuuma, što zahteva izbor i razvoj konstruktivnih materijala i maziva koji zadovoljavaju ovaj uslov, obezbeđivanje nepropusnosti odeljaka letelice, razvoj specijalnih sredstava za obezbeđivanje toplotnog režima letelice i dr.;

u bestežinskim uvjetima, koji isključuju normalnu konvektivnu izmjenu topline i hidrostatički pritisak tekućina, uzrokuje promjenu ili kršenje vitalnih funkcija ljudskog tijela;

u uslovima opasnosti od meteora, što zahteva razvoj dizajna koji je otporan na dejstvo meteorskih čestica;

u uslovima radijacijske opasnosti uzrokovane elektromagnetnim i korpuskularnim zračenjem sunčevog i galaktičkog porijekla, u vezi s tim je potrebno obezbijediti zaštitu od zračenja posade i materijala i opreme otporne na zračenje.

Treba napomenuti da se s povećanjem trajanja svemirskih letova, kako u svemiru blizu Zemlje, tako i tokom letova na druge planete, značajno povećava uloga faktora vanjskih fizičkih uslova.

Pored gore navedenih uslova leta u svemiru, pri razvoju svemirske letelice treba uzeti u obzir i uslove leta u fazi lansiranja u orbitu kao dela raketno-svemirskog sistema, a za vozila koja se vraćaju na Zemlju uslove leta u fazi spuštanja u atmosferu i sletanja.

BESTEŽINSTVO - nedostatak težine, odnosno sile, kojom tijelo, pod uticajem gravitacije, pritiska na oslonac i doživljava protivpritisak od tog oslonca; uzrokuje niz promjena u biološkim objektima. Teoretski, N. se može pojaviti u odsustvu gravitacije ili u odsustvu oslonca. Prvi uslov je karakterističan za tačku u prostoru u kojoj su gravitacione sile ili odsutne ili su međusobno uravnotežene (tzv. statička bestežinska bestežinska stanja). Odsustvo oslonca (drugi uslov) znači odsustvo vanjskih sila koje djeluju na površinu tijela i koje mogu uzrokovati njegovu deformaciju. U tom stanju tijelo se slobodno kreće (pada) pod utjecajem gravitacijskih ili inercijskih sila i postaje bestežinsko (dinamičko bestežinsko stanje). Dinamička N. može nastati ne samo u uslovima slobodnog pada, već i tokom kretanja duž složenijih putanja usled interakcije gravitacionih i inercijskih sila. Tijelo izbačeno nekom silom je bestežinsko na onim dijelovima putanje leta gdje ne doživljava utjecaj vanjskih sila i kreće se pod utjecajem inercijskih ili gravitacijskih sila. Svemirska letjelica, zajedno sa objektima koji se nalaze u njoj, nakon što je stekla potrebnu brzinu, pod određenim omjerima između sila inercije i gravitacije, postaje ili satelit planete, ili se udaljava od nje u svemir, nalazeći se u oba slučaja u stanje punog N. Primjena vanjskih sila, na primjer, uključivanje pogonskog sistema, prekida N., reprodukuje lokalna naprezanja i deformacije u konstrukcijama broda, dovodi do pomeranja pokretnih objekata u položaj u kojem se dobiti podršku. Sile koje proizlaze iz kontakta sa osloncem mogu biti manje ili veće od težine ovog objekta u zemaljskim uslovima, što zavisi od količine ubrzanja koje letelici daje motor koji radi. Ovisno o veličini sila koje djeluju na tijelo u procesu kretanja uz ubrzanje, koriste se pojmovi „betežinski“, „smanjena gravitacija“, „sila zemljine gravitacije“, „povećana težina“ (preopterećenje K). Sa stanovišta mehanike, težine, bestežinskog stanja, preopterećenja - to su privatni fenomeni istog reda, koji se razlikuju po prisutnosti ili odsustvu vanjskih sila primijenjenih na površinu tijela. U tom smislu, preporučljivo je razmotriti fizičke i biološke manifestacije N. u poređenju sa manifestacijama gravitacije. Fizička svojstva tijela u statici i dinamici, kao i tok niza fizičko-hemijskih procesa u suštini zavise od prisustva ili odsustva težine. N. karakteriše: odsustvo naprezanja i deformacija, to-rye u zemaljskim uslovima uzrokovane su silama interakcije sa osloncem; promjena u ponašanju tekućina (određena je uglavnom silama površinske napetosti i kohezije); nedostatak raspodjele suspendovanih čestica po gustini; smanjenje uloge toplotne konvekcije u mehanizmima prenosa toplote; nemogućnost protoka raznih fizičkih i fizičkih.-hemijskih. procesi koji se izvode u podzemnim uslovima uz učešće težine (oscilacije klatna, sagorevanje itd.).

Za biol, objekti N. su prvenstveno neobično stanište, iako se u svakodnevnom životu čovjek susreće s djelomičnim N. pri ljuljanju, skakanju, trčanju, spuštanju liftom itd. Građa, funkcija, oblik i ponašanje svih predstavnika životinje i biljni svijet koji naseljavaju našu planetu, posebno su posljedica dugotrajne adaptacije na težinu, odnosno gravitaciju. Stoga, N. ne može biti ravnodušan prema živim organizmima i mora uzrokovati da dožive niz funkcionalnih i strukturnih preuređivanja.

Pokušaje da se procijeni N.-ov utjecaj na biol, objekte je još uvijek K. E. Tsiolkovsky. Napredak u razvoju svemirske tehnologije i pojavljivanje realnih mogućnosti izvođenja ljudskih letova u svemir doveli su do potrebe za eksperimentalnim istraživanjem problema N. Modeliranje određenih pojava karakterističnih za N. postignuto je uranjanjem tijela u tečnost. sa gustinom jednakom gustini tela, ili boravak osobe na krevetu (vidi Hipodinamija, Hipokinezija). Vertikalna lansiranja balističkih projektila omogućila su reproduciranje stvarnog stanja N. dovoljno dugo (do 10 minuta), što je omogućilo po prvi put proučavanje njegovog djelovanja na žive organizme (kulture tkiva, biljke, sisare ). Od velikog je praktičnog interesa i metoda reprodukcije stanja N. uz pomoć aviona – pri letenju duž paraboličke krivulje. Trajanje bestežinskog stanja u ovom slučaju je obično 20-30 sekundi. Uticaj produženog N. proučavan je tokom letova biosatelita i svemirskih letjelica s ljudskom posadom.

Analiza sprovedenih eksperimenata sa uranjanjem u vodu i hipodinamija, kao i rezultati biomedicinskih istraživanja u svemirskim letovima, omogućili su da se sa dovoljnom sigurnošću identifikuje niz karakterističnih promena u ljudskom telu izazvanih uticajem H. primarne i posredovane reakcije biola, objekata na bestežinsko stanje. Uklanjanje teretnog opterećenja na osnovne strukture, nedostatak hidrostatskog pritiska krvi i drugih biola, tečnosti, promene aktivnosti aferentnih sistema, hl spadaju u primarne reakcije. arr. specifičnih gravireceptora. Svaka od ovih primarnih reakcija, zauzvrat, služi kao okidač u lancu sekundarno uslovljenih pomaka - posredovanih reakcija. Nedostatak tjelesne težine predisponira razvoju općeg detreniranosti i povezanom smanjenju fizičke izvedbe i otpornosti na opterećenje; razvijaju se destruktivne promjene u mišićno-koštanom sistemu (demineralizacija koštanog tkiva, smanjenje mišićne mase, negativna ravnoteža dušika). N. pomaže u smanjenju razmjene energije plina, smanjuje zahtjeve za transportnim sistemom kiseonika, mijenja uslove za funkcionisanje kardiovaskularnog sistema, uzrokujući njegovo detreniranost. Krv bez težine preliva organe gornje polovine tela, što stvara osećaj težine u glavi i izaziva oticanje tkiva lica. Zaštitna reakcija tijela u ovom slučaju sastoji se u smanjenju volumena cirkulirajuće krvi zbog povećanja gubitka vode i smanjenja potrošnje vode. To, zauzvrat, narušava toleranciju osobe na vertikalni položaj pri povratku na Zemlju. Gubitak mišićne mase, kao i vode i niza minerala, uzrokuje smanjenje težine (tačnije mase) tijela. Betežinsko stanje u kombinaciji sa drugim faktorima leta izaziva asteniju), promene reaktivnosti i imuniteta, smanjenu otpornost na stresne uticaje, pojavu neurola, poremećaje, promene u hormonalnim funkcijama, kao i morfol i fiz. indikatori krvi i hematopoetskih organa. Promjene u aktivnosti aferentnih sistema dovode do iluzija prostornog položaja tijela, do vestibularnih poremećaja (vidi Vestibularni kompleks simptoma) i praćene su restrukturiranjem motoričkih sposobnosti.

Dakle, fiziol, posljedice boravka osobe u stanju N. su izuzetno opsežne, a mnogi znaci adaptivnih promjena u različitim sistemima organizma pokazuju se apsolutno jasno. N. je uzrok ovakvih promjena u samoregulaciji cijelog organizma, to-rye dovode do uspostavljanja novih odnosa sa okolinom. Adaptacija na N. izražava se u vidu postepenog (obično u roku od 3 do 7 dana) nestajanja neprijatnih senzacija i u značajno dužem procesu funkcionalnih i strukturnih preuređivanja koji se odvijaju po tipu „neupotrebe“ ili „atrofije od neaktivnosti“. Istovremeno, iako je stanje adaptiranog organizma adekvatno uslovima N., karakteriše ga i potencijalna insuficijencija u odnosu na gravitacione i druge (stresne u datim uslovima) uticaje.

Nakon povratka na Zemlju, ova insuficijencija se manifestuje u osjećaju prevelike težine tijela, u poteškoćama u održavanju uspravnog držanja, u poremećenoj koordinaciji pokreta, uključujući i pri hodu, te u brzom umoru. Adaptivna prestrojavanja se vremenom razvijaju i, sudeći po iskustvu stečenim u dugotrajnim letovima u svemir (do pola godine), reverzibilna su, iako je teoretski nemoguće isključiti pojavu dubljih promjena do kojih može doći tokom dužeg života. organizmi u bestežinskom stanju, uključujući i smjenu generacija. Stoga su potrebna dalja istraživanja za razvoj meda. prognoze i određivanje prihvatljivih perioda boravka u N. sa stanovišta očuvanja zdravlja i radne sposobnosti astronauta Uspostavljanje odnosa između prirode i stepena funkcija, restrukturiranja organizma u N. i težine readaptacionih pomaka nakon povratka na Zemlju je takođe od velike važnosti.

Borba protiv negativnih posljedica dugog boravka osobe u stanju N. temelji se na modernim idejama o patogenezi poremećaja koji se javljaju u organizmu. Da bi spriječili pomake uzrokovane uglavnom nepovoljnim djelovanjem fizičke neaktivnosti na tijelo, posade svemirskih letjelica koriste različite metode i sredstva fizičkog treninga.U tom smislu, kompleksni simulator za fizičke vježbe, koji obezbjeđuje statičko opterećenje u smjeru uzdužne ose tijela, dinamičkim opterećenjima (hodanje, trčanje, čučnjevi), kao i inercijskim udarnim efektima (skokovi). Dodatno sredstvo treninga je stalno nošenje * od strane astronauta specijalnih odijela, čiji dizajn doprinosi raspodjeli opterećenja na različite mišićne grupe. Za prevenciju hipodinamičkog sindroma koriste se i drugi simulatori (biciklistički ergometar, ekspanderi), kao i metode autogenog treninga (vidi Psihoterapija) i električne stimulacije (vidi). Za simulaciju hidrostatskog krvnog pritiska u N. uslovima koristi se poseban uređaj (vakum kontejner) koji obezbeđuje dekompresiju donjeg dela tela. Negativan pritisak koji se time stvara vuče krv u donju polovinu tijela, kao što je slučaj na Zemlji. Tehnika uticaja negativnog pritiska na donju polovinu tela može se periodično koristiti kao funkcija, test (videti. Ortostatski testovi) i kao sredstvo za vežbanje gl. arr. na kraju svemirskog leta.

Od ostalih sredstava za prevenciju negativnih učinaka N., treba istaknuti upotrebu farmakoloških i hormonalnih lijekova koji imaju opći tonik stimulirajući učinak i normaliziraju metabolizam vode, soli i proteina u tijelu. Od velikog značaja je i racionalno izgrađen način rada, odmora i ishrane kosmonauta u letu, poštovanje zahteva lične higijene, kao i druge mere koje imaju za cilj povećanje nespecifične otpornosti organizma. Važno je kombinovati različite preventivne efekte u jedan zaštitni kompleks koji će vam omogućiti da postignete najveći preventivni učinak. Ovome treba dodati i sistem medicinske kontrole stanja astronauta u letu i mogućnost prijevremenog prekida leta zbog zdravstvenih stanja. svjedočenje.

Promjene u ljudskom tijelu nakon dužeg boravka u N. uslovima zahtijevaju preduzimanje posebnih mjera pri povratku na Zemlju. U prvim satima i danima boravka na Zemlji, kosmonauti obično oblače posebno anti-g odijelo koje sprečava otjecanje krvi u donju polovinu tijela. Aktivnosti oporavka u periodu nakon leta uključuju postupno povećanje opterećenja, upotrebu regenerativnih i tonik sredstava, regulaciju režima rada, odmora i prehrane.

Bibliografija: Kovalenko E. L. Osnovne metode za modeliranje bioloških efekata bestežinskog stanja, Kosm, biol i vazduhoplovstvo, medicina, tom I, br. 4, str. 3, 1977; JI i vnik ov AA Osnovi vazduhoplovne i svemirske medicine, M., 1975; Betežinsko stanje (medicinska i biološka istraživanja), ur. V. V. Parina i dr., M., 1974; Osnovi svemirske biologije i medicine, ur. O. G. Gazenko i M. Calvin, tom 2, knj. 1, str. 324, M., 1975; Pestov ID Eksperimentalni pristupi proučavanju regulacije unutrašnje sredine tela u bestežinskom stanju, Zbornik radova Trećeg čitanja, posvećen. razvoj naučnih baština K. E. Ciolkovskog, str. 48, M., 1969, bibliografija; Savin B. M. Hipertežina i funkcije centralnog nervnog sistema, JI., 1970, bibliogr.; Čovjek u svemiru, ur. O. G. Gazenko i X. Burstedt, str. 76, M., 1974.

U svemiru je bestežinsko stanje stalni uslov života i aktivnosti. Ovo oštro razlikuje kosmos od sredine u kojoj živi čovečanstvo. Na Zemlji se čovjek stalno bori sa gravitacijom, pa je gubitak vlastite težine za njega neuobičajen, a nema iskustva da je osoba u bestežinskom stanju.

Da, povremeno možete doživjeti bestežinsko stanje: na primjer, tokom letova u avionu, kada padne u „zračne džepove“ ili naglo izgubi visinu. Padobranci dobro poznaju osećaj bestežinskog stanja. bestežinsko stanje- stanje u kojem sila interakcije tijela sa osloncem izostaje.

U uslovima bestežinskog stanja na svemirskom brodu, mnogi fizički procesi (konvekcija, sagorevanje, itd.) se odvijaju drugačije nego na Zemlji. Odsustvo gravitacije zahtijeva poseban dizajn sistema kao što su tuševi, toaleti, sistemi za grijanje hrane, ventilacija itd. Kako bi se izbjeglo stvaranje stajaćih zona u kojima se može akumulirati ugljični dioksid, te kako bi se osiguralo ravnomjerno miješanje toplog i hladnog zraka, ISS, na primjer, ima instaliran veliki broj ventilatora. Jelo i piće, lična higijena, rad sa opremom i općenito obične svakodnevne aktivnosti također imaju svoje karakteristike i zahtijevaju od astronauta razvijanje navika i potrebnih vještina. Utjecaj bestežinskog stanja uzet je u obzir pri dizajnu raketnog motora na tekuće gorivo koji je predviđen za lansiranje u bestežinskom stanju.

Kako bestežinsko stanje utiče na osobu

Prilikom prelaska iz stanja zemaljske gravitacije u uslove bestežinskog stanja, većina astronauta doživljava reakciju organizma tzv. sindrom adaptacije prostora. Po simptomima ovo stanje je slično morskoj bolesti: gubitak apetita, vrtoglavica, glavobolja, pojačano lučenje pljuvačke, mučnina, ponekad povraćanje, prostorne iluzije. Svi ovi efekti obično nestaju nakon 3-6 dana leta. Dugim (nekoliko sedmica ili više) boravkom osobe u svemiru, odsustvo gravitacije počinje izazivati ​​određene promjene u tijelu koje su negativne prirode: brza atrofija mišića – mišići su zapravo isključeni iz ljudske aktivnosti, tj. rezultat toga, sve fizičke karakteristike tijela se smanjuju; posljedica naglog smanjenja aktivnosti mišićnog tkiva je smanjenje potrošnje kisika u tijelu; zbog rezultirajućeg viška hemoglobina, aktivnost koštane srži koja sintetizira hemoglobin može se smanjiti; ograničenje pokretljivosti remeti metabolizam fosfora u kostima, što dovodi do smanjenja njihove čvrstoće.

Ljudsko tijelo, kada se nađe u bestežinskom stanju, počinje da se obnavlja. Osoba gubi na težini. Cijelo tijelo postaje mlohavo, kao da dugo leži u krevetu. Kosti postaju lomljive - ovdje nisu pod opterećenjem. Mišići rade malo. A od neaktivnosti svi organi slabe. To je kao da osoba koja je u krevetu nekoliko mjeseci ponovo nauči hodati. Kosmonauti Nikolajev i Sevastjanov, nakon osamnaest dana u nultom gravitaciji, prvo nisu mogli da stanu na noge.

Kako bi smanjili štetni učinak bestežinskog stanja, naučnici su smislili različita sredstva: preporučuju da astronauti više vježbaju fizičku kulturu u svemiru, uglavnom s ekspanderima. Za astronaute smo kreirali posebna odijela za teret „pingvin“. Ova pripijena odijela imaju ušivene elastične trake u tijelo koje stežu tijelo u loptu. Da biste ostali uspravni u takvom odijelu, morate cijelo vrijeme lagano naprezati mišiće. A to je upravo ono što je potrebno da ne oslabe.

Prave i "traku za trčanje" na orbitalnim stanicama. Da ne bi otplivao, astronaut se pričvršćuje elastičnim trakama. Oni zamjenjuju težinu astronauta, povlačeći mu pojas i ramena na pod, pritišćući ga na "traku". Ona trči nazad ispod astronauta. I on trči ispred nje. Ne podnose svi lako bestežinsko stanje, posebno u prvom trenutku. Mnogima se čini da su obješeni naglavačke. Neki dobiju mučninu. Prvi dan - dva astronauta se obično naviknu na bestežinsko stanje.

Do bestežinskog stanja dolazi kada svemirski brod uđe u orbitu. Ali nestanak težine ne treba brkati s nestankom gravitacijske privlačnosti - na primjer, na Međunarodnoj svemirskoj stanici (na visini od 350 km) to je samo 10% manje nego na Zemlji. Stanje bestežinskog stanja na ISS-u ne nastaje zbog odsustva gravitacije, već zbog kretanja po kružnoj orbiti s prvom kosmičkom brzinom, odnosno astronauti kao da stalno "padaju naprijed" brzinom od 7,9 km/s.

Kako se astronauti obučavaju u nultoj gravitaciji na Zemlji

Na Zemlji, u eksperimentalne svrhe, moguće je stvoriti kratkotrajno stanje bestežinskog stanja (do 40 sekundi) kada avion leti po paraboličnoj putanji. Da bi se postigao ovaj efekat, avion mora imati konstantno ubrzanje naniže g (nula g-sila). Dugo vremena takvo preopterećenje (do 40 sekundi) može se stvoriti ako izvedete poseban akrobatski manevar („neuspjeh u zraku“). Piloti naglo apliciraju za smanjenje visine, sa standardnom visinom leta od 11.000 metara, to daje potrebnih 40 sekundi „betežinski“; U unutrašnjosti trupa nalazi se komora u kojoj treniraju budući kosmonauti, a na zidovima ima poseban mekani premaz kako bi se izbjegle ozljede prilikom penjanja i pada. Osoba doživljava sličan osjećaj bestežinskog stanja prilikom sletanja na letovima civilne avijacije. Ali radi sigurnosti letenja i velikog opterećenja na konstrukciju aviona, civilno zrakoplovstvo postepeno spušta visinu, praveći nekoliko produženih spiralnih okreta (od visine leta od 11 km do visine prilaza od oko 1-2 km). One. Spuštanje se vrši u nekoliko prolaza, pri čemu putnik samo na nekoliko sekundi osjeti da ga podižu sa sjedišta. Stanje bestežinskog stanja može se osjetiti u početnom trenutku slobodnog pada tijela u atmosferu, kada je otpor zraka još mali.

St. Petersburg State

Tehnološki institut

(Tehnički univerzitet)

Katedra za hemiju i tehnologiju materijala i sorpcionih proizvoda

Fakultet 5

Grupa 5673

Sažetak na temu:

"Uticaj bestežinskog stanja na fiziološko stanje organizma"

Provjerio: Grigoryeva L.V.

Završila: Alekseeva E.I.

St. Petersburg

2011

Uvod………………………………………………………………………………….3

Proučavanje uticaja bestežinskog stanja na tijelo………………………………..4

Utjecaj bestežinskog stanja na tijelo …………………………………………….7

Reference……………………………………………………………………………………………………..13

Uvod.

Živimo u doba početka istraživanja svemira, u doba letova svemirskih letjelica oko Zemlje, do Mjeseca i do drugih planeta Sunčevog sistema. Sama riječ bestežinsko stanje govori da tijelo nema težinu, odnosno ne vrši pritisak na oslonac i ne rasteže ovjes. Razlog bestežinskog stanja je taj što sila univerzalne gravitacije (međusobno privlačenje svih tijela u svemiru) daje ista ubrzanja tijelu i njegovom osloncu. Prema tome, svako tijelo koje se kreće pod utjecajem samo sile univerzalne gravitacije nalazi se u bestežinskom stanju.

Osoba doživljava dugotrajno bestežinsko stanje u svemiru, u svemirskom brodu, na orbitalnoj stanici. Betežinsko stanje je glavna razlika između kosmičkog i zemaljskog života. Utječe na sve: cirkulaciju krvi, disanje, raspoloženje, fiziološke i biološke procese. Betežinsko stanje je jedinstveni fenomen svemirskog leta. Težina je najpouzdaniji kvalitet koji posjeduje svaki predmet na Zemlji. Gravitacija je nešto što je priroda ravnomjerno rasporedila: jednako za svaku jedinicu mase. Za cijelo vrijeme orbitalnog leta astronauti su u bestežinskom stanju. Oni sada ne hodaju, već lebde, odgurujući se kao od oslonca, od zidova ili od uzemljenih predmeta. Astronauti mogu, slikovito rečeno, hodati po plafonu. Sila privlačenja je odsutna, tijelo postaje neobično lagano, a krv također postaje bestežinska.

Uprkos prividnoj lakoći, kretanje u nulti gravitaciji nije lak zadatak. Kada se nađe u bestežinskom stanju, sva krv i tečnost jure u glavu. Glava je teška, nos zapušen, oči crvene, teško je razmišljati. Nakon dugog leta u bestežinskom stanju, tijelo kosmonauta doživljava oštar prijelaz na velika preopterećenja, koja će biti uzrokovana uključivanjem kočionog sistema broda. Duži boravak u bestežinskom stanju negativno utiče na zdravlje astronauta. Utjecaj bestežinskog stanja na ljudski organizam nije u potpunosti razriješen.

Proučavanje uticaja bestežinskog stanja na organizam.

Prvi naučni i teorijski razvoj pitanja vezanih za procjenu mogućeg utjecaja odsustva gravitacije na ljudsko tijelo izvršio je K. E. Tsiolkovsky (1883, 1911, 1919). U radovima ovog izvanrednog naučnika, priznatog kao "otac astronautike", iznose se pretpostavke da će se u bestežinskom stanju promijeniti motorička funkcija, prostorna orijentacija, mogu se javiti iluzorni osjećaji položaja tijela, vrtoglavica i nalet krvi u glavu. Dugotrajno odsustvo ozbiljnosti, prema njegovom mišljenju, može postepeno dovesti do promjene oblika živih organizama, gubitka ili restrukturiranja određenih funkcija i vještina. Ciolkovsky je povukao analogije između stanja bestežinskog stanja i uslova sa kojima se osoba susreće na Zemlji (uranjanje u vodu, boravak u krevetu). Posebno je istakao da s obzirom da stalni boravak u krevetu može biti štetan za zdrave ljude, onda se u "okruženju bez ozbiljnosti" može očekivati ​​razvoj sličnih poremećaja. I iako je autor pretpostavio mogućnost ljudske adaptacije na ovo stanje, "za svaki slučaj" je predvidio potrebu za stvaranjem umjetne gravitacije zbog rotacije letjelice. Radovi Tsiolkovskog, u suštini, predodredili su glavne pravce eksperimentalnih studija o uticaju bestežinskog stanja na biološke objekte (proučavanje senzornih, motoričkih, vegetativnih reakcija), postavili su polazne tačke neophodne za razumevanje mehanizama nastanka određenih promena. u bestežinskom stanju, određen najradikalniji način prevencije ovakvih poremećaja i naznačeni mogući načini simulacije bestežinskog stanja u zemaljskim uslovima.

Eksperimentalni rad sa laboratorijskom simulacijom bestežinskog stanja (uranjanje u vodu, boravak u horizontalnom položaju, ograničenje pokretljivosti) je u našoj zemlji široko razvijen. U eksperimentima ove vrste, učinci uzrokovani smanjenjem vrijednosti i izostankom fluktuacija hidrostatskog krvnog tlaka, smanjenjem težinskog opterećenja na nosećim konstrukcijama, stanjem fizičke neaktivnosti, odnosno onih faktora čiji je značaj u razvoj poremećaja uzrokovanih utjecajem bestežinskog stanja na tijelo, očigledno, proučavaju je lider.

Uz pomoć modela imerzije, pomaci u pogledu metabolizma vode i soli, ortostatske stabilnosti i fizičkih performansi se reproduciraju prilično brzo. Međutim, model uranjanja je neprihvatljiv za rješavanje problema efekta produženog bestežinskog stanja na tijelo. U mnogo većoj mjeri ove zadatke ispunjava stanje hipodinamije u kombinaciji s horizontalnim položajem. Adekvatno reproducira primarne reakcije povezane s mnogim aspektima bestežinskog stanja i ne sadrži nikakve izražene nuspojave koje mogu značajno iskriviti tok glavnog sindroma. Zbog toga, navedeni model, očito, ne uvodi nikakva ograničenja u vrijeme trajanja eksperimenta, osim, naravno, onih koja proizlaze iz razvoja reproducibilnog stanja. Sa ekonomske tačke gledišta, sasvim je prihvatljiv put baziran na laboratorijskoj simulaciji bestežinskog stanja, što zauzvrat stvara preduslove za provođenje brojnih i raznovrsnih serija eksperimenata i prikupljanje statističkog materijala. U široko praktikovanim eksperimentima na životinjama proučava se uticaj hipodinamije na ćelijske, tkivne strukture, metaboličke procese, sistemske promene i otpornost na razne ekstremne uticaje.

Naravno, metode eksperimentalne simulacije bestežinskog stanja omogućavaju da se dobije daleko od potpunog ekvivalenta stvarnog faktora. Oni ne reproduciraju, posebno, senzorne reakcije specifične za bestežinsko stanje. Ipak, prihvatljivost metoda laboratorijskog modeliranja potvrđuje veliki broj sličnosti između reakcija na stvarnu i simuliranu bestežinsko stanje. Dakle, predviđanja napravljena na osnovu eksperimenata sa laboratorijskom simulacijom bestežinskog stanja uglavnom su potvrđena rezultatima svemirskih letova, što ukazuje da su opisani modeli dovoljno adekvatni za stanje bestežinskog stanja. Važno je da se modeli mogu koristiti i kao osnova za rješavanje tako praktički važnih pitanja kao što je razvoj i testiranje sredstava za sprječavanje štetnih efekata bestežinskog stanja na ljudski organizam.

Dakle, kompleksni problem proučavanja bestežinskog stanja kao ekstremnog faktora koji nije stvarno reproducibilan u zemaljskim uslovima zasniva se na sintezi direktnih, odnosno dobijenih tokom letova čoveka u svemir, i indirektnih eksperimentalnih podataka. Ova vrsta sinteze je najplodonosniji način koji može osigurati napredak u uspješnom istraživanju svemira od strane čovjeka.