Дек 24

В настоящее время накоплен обширный экспериментальный материал, характеризующий многообразные проявления процессов адаптации живых организмов к состоянию невесомости и реадаптации их к наземным условиям. Поскольку приведенные в данной главе ссылки охватывают лишь небольшую часть тех, которые цитируются в литературе, дополнительную информацию по этой проблеме можно получить в ранее опубликованных обзорах и тематических изданиях.

Еще до того, как были проведены первые исследования в космическом полете, предполагалось, что воздействие длительной невесомости может стать причиной нарушения жизненно важных функций организма млекопитающих.

Анализ результатов нескольких сотен исследований по выявлению реакций, обусловленных невесомостью, показывает, что существует большое количество изменений со стороны рабочей деятельности, которые мешают космонавту успешно освоиться с состоянием невесомости. Однако первостепенное значение имеют приспособительные биологические сдвиги в различных системах организма, медицинские последствия которых еще не полностью выяснены. Имеющиеся в настоящее время данные содержат ряд доказательств влияния невесомости на основные системы организма и их функции.

В табл. 3 суммированы некоторые из наиболее общих проявлений процессов адаптации к невесомости и реадаптации к наземным условиям.

Нервная система. Переход от 1 G к состоянию нулевого G и первоначальный период пребывания в невесомости часто связаны с нарушениями пространственной ориентировки, иллюзорными ощущениями и симптомами болезни движения, такими, как головокружение, тошнота и рвота. Симптомы болезни движения возникали за счет нарушений функционального взаимодействия анализаторов. Зрительная, слуховая, тактильная, обонятельная и вкусовая чувствительность обычно была нормальной. Психические нарушения и галлюцинации отсутствовали.

Таблица 3. Некоторые реакции человека и животных на воздействие невесомости *

Реакция

Условия и объекты наблюдения*

Примечания

Ощущения безопорного положения, плавания, падения, переворота, вращения, прилива крови к голове, ухудшение ориентации в пространстве, преобладание роли зрительной информации в оценке положения тела в пространстве

Человек (БН, ПК, КП)

Эмоциональная окраска ощущений (страх, радость и др.) зависит от опыта и тренированности испытуемых. В орбитальных полетах – адаптация

Смещение последовательного зрительного образа при перегрузке – вниз (окулогравическая иллюзия), а при невесомости – вверх (окулоагравическая иллюзия). Иллюзии характерны для начальных периодов пребывания в невесомости

Человек (ПК, КП)

Реальное расположение зрительных ориентиров при перегрузке – выше последовательного образа, а при невесомости – ниже. При фиксации взгляда на ориентире последовательный образ совмещается с ним

Замедление скорости и точности движений; промахи при попытке попасть в центр мишени (отклонение попаданий вверх)

Человек (ПК, КП)

Только в начальной фазе КП, затем адаптация

Ухудшение способности воспроизводить дозированные мышечные усилия и оценивать различия масс незафиксированных предметов

Человек (ПК)

Изменения постуральных, глазодвигательных рефлексов и поведения

Животные (БН, ПК)

У делабиринтированных животных изменения меньше, чем у нормальных

Уменьшение глазодвигательной активности, асимметрия нистагмоидных движений

Человек (КП)

Развитие болезни движения или отдельных ее симптомов (головокружение, дискомфорт в желудке, тошнота, рвота и т. д.)

Человек (ПК, КП)

Предполагается участие как вестибулярных, так и экстралабиринтных механизмов, а также изменение взаимодействия афферентных систем

Частота дыхания и легочная вентиляция: увеличение при полете по ПК; разнонаправленные сдвиги при КП; возрастание в послеполетном периоде

Человек (ПК, КП, Р)

Изменения в полете зависят от предшествующего действия перегрузок или характера работы

Газообмен: возрастание при полете по ПК; снижение (по данным анализа регенеративного вещества) при КП; увеличение в послеполетном периоде

Человек (ПК, КП, Р)

По анализу проб выдыхаемого воздуха, взятых в КП, отмечено как снижение, так и увеличение. При ДПР – снижение

Уменьшение потребности в пище

Человек (КП)

Отмечается не во всех полетах. Характерно для ДПР

Частота пульса: замедление нормализации после действия перегрузок; в последующем тенденция к урежению, увеличению колеблемости (возможны аритмии по типу бигемении); в конечной стадии длительных КП некоторое учащение

Человек, животные (КП)

При ДПР после начального урежения частота пульса учащается (детренированность)

Артериальное давление: умеренное снижение, затем стабилизация, тенденция к снижению пульсового давления

Человек (КП)

При ДПР вначале снижение, затем возрастание (симпатический эффект)

Сердце: уменьшение размеров (по данным рентгенологических исследований); признаки снижения сократительной способности (по данным электро — и сейсмокардиографии и результатам фазового анализа сердечного цикла)

Человек (КП, Р)

Описаны случаи увеличения механической активности сердца в полете

Реакция

Условия и объекты наблюдения*

Примечания

Костная ткань: деминерализация (по данным рентгенофотометрии) за счет потери Са++

Человек, животные, (р)

При использовании метода фотонной абсорбциометрии изменений не обнаружено

Мышцы: снижение объема и силы

Человек, животные (КП, Р)

Преимущественно атрофия антигравитационной мускулатуры

Дегидратация (снижение объема плазмы, а в дальнейшем и потеря внутриклеточной жидкости)

Человек, животные (р)

Снижение объема плазмы развивается на 1–2 сутки (рефлекс Генри–Гауера), в дальнейшем возможно его восстановление

Снижение веса (массы) тела на 2–5% от исходного веса

Человек, животные (Р)

Пребывание на Луне в отдельных случаях уменьшало потерю веса тела. После полета вес быстро восстанавливается (исключение – 18-суточный полет «Союза-9»)

Белковый обмен: повышение содержания мочевины в крови, увеличенное выведение креатина с мочой, отрицательный азотистый баланс

Человек, животные (КП, Р)

При ДПР аналогичные изменения

Липоидный обмен: увеличение содержания в крови холестерина, лецитина и неэстерифицированных жирных кислот

Человек, животные (КП, Р)

Изменения непостоянны и зависят также от характера питания

Уменьшение выведения с мочой электролитов Na+, С1, К+

Человек, животные (Р)

Связывается с предшествующими потерями электролитов в невесомости

Пониженное выведение 17-оксикортикостероидов в полете, увеличение экскреции после полета

Человек (КП, Р)

В опытах с имитацией невесомости аналогичная закономерность

Увеличение концентрации антидиуретического гормона, альдостерона и ренина

Человек (Р)

Увеличение альдостерона отмечено и в КП

Кровь: нейтрофильный лейкоцитоз, лимфопения или лимфоцитоз, эозинопения, увеличение РОЭ, изменения свертывающих и противосвертывающих систем крови; тромбоциты – снижение или отсутствие изменений

Человек, животные (КП, Р)

Аналогичные сдвиги в опытах с ДПР

Задержка выведения воды из организма при пробе с водной нагрузкой

Человек (Р)

После 18-суточного полета «Союза-9» не отмечалась

Ухудшение переносимости поперечных перегрузок на участке спуска

Человек (КП)

Не во всех полетах

Ощущение тяжести тела, быстрая утомляемость, затруднения при ходьбе, мышечные боли

Человек (Р)

Преимущественно после полетов большой продолжительности без использования профилактических средств

Ортостатическая неустойчивость

Человек (Р)

Развивается и в наземных экспериментах с имитацией невесомости

Снижение физической работоспособности

Человек (Р)

Следствие гиподинамии

Снижение иммунитета

Человек, животные (Р)

Увеличивает опасность инфекционных заболеваний во время и после полета

Реакция

Условия и объекты наблюдения *

Примечания

Увеличение длительности восстановительного периода в продолжительных полетах по сравнению с кратковременными

Человек (Р)

Улучшение условий обитания и использование профилактических средств сокращает продолжительность восстановительного периода

* БН – башня невесомости;

ПК – парабола Кеплера;

КП – космический полет;

Р – период реадаптации;

ДПР – длительный постельный режим.

Сенсомоторные и указательные пробы, калорические и другие вестибулярные исследования, результаты фотографических исследований сетчатки показали отсутствие значительных изменений по сравнению с предполетными данными. Однако влияние невесомости на нервно-мышечную и сенсомоторную координацию проявлялось также в изменениях рефлекторной возбудимости, субъективного восприятия нагрузки, а также в некоторой недостаточности двигательной функции.

В целом, со стороны функции центральной нервной системы, двигательной и нервно-мышечной координации, суточной периодики организма и нервно-психических процессов у космонавтов не было обнаружено в полете существенных нарушений. Перемещения фактически облегчались в условиях невесомости. Не было ни одного случая нарушения работоспособности, связанного с дисфункцией вестибулярного органа.

Признаки нервно-эмоционального напряжения и неприятное состояние утомления, отмечавшиеся некоторыми космонавтами, могли не иметь прямой связи с невесомостью и определяться другими стрессорами космического полета. Вообще говоря, они не отражались на исходе космических полетов. В частности, это было очевидно по результатам полета «Аполлона-13», который был успешно завершен экипажем, несмотря на исключительный эмоциональный стресс.

Сердечно-сосудистая система. Хотя состояние сердечно-сосудистой системы исследовалось у животных и человека в период от первых экспериментов и до экспедиции на Луну, картина все еще остается недостаточно ясной. Сердечно-сосудистые сдвиги происходят в результате воздействия большого числа переменных факторов, включая сложные взаимодействия с другими системами организма в невесомости. Детренированность сердечно-сосудистой системы отчетливо демонстрируется непропорциональным учащением пульса и дыхания при действии ускорений во время спуска корабля и явлениями ортостатической неустойчивости после возвращения на Землю. Рентгенологическими исследованиями установлено уменьшение размеров сердца. Анализ фазовой структуры сердечного цикла, электрокардиографических показателей и гемодинамических характеристик, особенно непосредственно после окончания полета, ясно показывает, что сердечная активность до некоторой степени временно ухудшается. Оказалось, что после длительных полетов процесс реадаптации к нормальной гравитации протекает весьма напряженно. Общее физическое состояние ухудшается, работоспособность снижается до уровня, наблюдавшегося после пребывания на постельном режиме соответствующей длительности, либо в еще большей степени.

Увеличение легочной вентиляции и потребления кислорода в послеполетном периоде тесно связаны с отмеченными проявлениями детренированности. Вскоре после приземления даже в сидячем положении возникало существенное учащение сердечных сокращений, которое не соответствовало реальной величине нагрузки. Уменьшение потребления кислорода было пропорциональным снижению работоспособности. Однако состояние сердечно-сосудистой системы и легочная функция изменяются не всегда однозначно и необходимы более систематические исследования в этой области. К примеру, установление различий в состоянии сердечно-сосудистой системы у членов экипажа, побывавших на поверхности Луны, и членов экипажа находившихся в это время на лунной орбите, внесло некоторую неопределенность в вопрос о влиянии невесомости и субгравитации на реакции этой системы. Подобная неопределенность должна быть разрешена дальнейшими исследованиями.

Обмен веществ. Невесомость влияет на баланс жидкости, обмен белков, жиров, углеводов, минеральный обмен, а также на некоторые эндокринные функции. Почти у всех космонавтов в полете происходило уменьшение массы тела, однако, после полета вес в большинстве случаев, хотя и не всегда, восстанавливался в течение нескольких дней. Основная часть дефицита веса была связана с потерями воды (в том числе и внутриклеточной жидкости), терялись также электролиты, в частности калий, натрий и хлориды. У американских космонавтов потерянный калий в короткие сроки после окончания полета реабсорбировался, однако в этот период имелись и случаи дефицита общего калия в организме, поскольку возрастание уровней адреналина, ренина, альдостерона стимулировало калиевый диурез. Умеренное снижение эритроцитарной массы, которое было обнаружено после полетов по программе «Аполлон», вероятно, было связано с увеличенным содержанием кислорода в атмосфере космических кораблей.

Костно-мышечная система. Ослабление действия внешних сил на структуры, несущие весовую нагрузку, приводит к потере кальция и других минеральных веществ, важных для поддержания целостности костей. После длительного воздействия невесомости обнаруживались явления легкой мышечной атрофии и некоторая слабость мускулатуры конечностей. Сила и тонус мышц, а также периметры нижних конечностей уменьшались.

Советскими и американскими учеными были обнаружены после воздействия невесомости сдвиги белкового обмена у животных и человека.

Изменения со стороны физиологических функций, выявленные в состоянии невесомости, и их взаимосвязи схематически изображены на рис. 5. Направленность отдельных изменений (возрастание или уменьшение) определялась путем сравнения предполетных и послеполетных данных у одних и тех же членов экипажа (показана на схеме маленькими стрелками, расположенными в непосредственной близости с обозначениями функций или составных элементов организма). Более крупные и длинные стрелки, которые соединяют различные части схемы, использованы для обозначения вероятных соотношений между изменениями одних функций и систем с другими.

Рис. 5. Некоторые эффекты влияния невесомости на человека, рабочая гипотеза (Уайт, Берри, Хессберг 1274)

Несмотря на то, что длительная невесомость и уменьшение нагрузки на костно-мышечную систему могут оказывать астенизирующее влияние, нет необходимости рассматривать это в качестве преграды для длительных космических полетов, которые планируются в будущем. Во-первых, для сохранения здоровья и неповрежденного состояния организма может оказаться эффективным использование ряда защитных мероприятий, таких, как физические упражнения в полете, предполетная тренировка, специальная диета, лекарственные препараты, искусственная гравитация и другие средства. Во-вторых, некоторые признаки недостаточности, обнаруженные после космического полета, могут быть вызваны не столько влиянием самой невесомости, сколько другими факторами и стрессовыми воздействиями, связанными со специфическими условиями этих полетов. Хотя скорость и пределы обусловленных невесомостью изменений в организме все еще не определены, оказалось, что человек может приспособиться к этим условиям ценой некоторых физиологических потерь.

Из данного обсуждения ясно, что наиболее важным в исследовании невесомости является определение приспособительных сдвигов, уровня адаптации и средств, необходимых для сохранения гомеостаза. Существуют доказательства того, что человек может жить и работать при нулевом G в течение трех месяцев и что в ходе становления гомеостаза на новом уровне имеют место определенные адаптивные процессы.

Схематическое изображение гипотетических представлений, относящихся к различным наиболее важным адаптационным процессам, представлено в табл. 4.

По существу, предполагается, что общий объем циркулирующей в организме крови распределяется в соответствии с новым полем сил, возникающим при невесомости. Этот фактор включает в действие гормональные реакции, которые восстанавливают нарушенное физиологическое равновесие. Деятельность сердца, дыхание, обмен веществ перестраиваются, чтобы приспособиться к уменьшенной физической нагрузке организма. Представляется обоснованным предположение, что все функции, возможно, будут стабилизироваться на новом, более низком уровне активности. Схематическая диаграмма последовательности этих процессов представлена на рис. 6.

Рис. 6. Схема предполагаемого процесса адаптации к невесомости (Александер, Фишер)

Вторая большая проблема – разработка средств защиты организма от неблагоприятных эффектов невесомости. Недостаточность костно-мышечной и детренированность сердечно-сосудистой систем можно рассматривать в качестве опасных признаков. Работы по изысканию средств защиты включали эксперименты на животных и исследования с участием человека. Недавно сообщалось, что животные могут быть натренированы к тому, чтобы воспринимать увеличенный уровень G как физиологически переносимый или обычный, и что гравитация как раздражитель может влиять на поведение млекопитающих. Минимальная сила тяжести, при которой нормализуются двигательные функции и биоэлектрические потенциалы мышц, составляет около 0,3 G. Однако следует отметить, что вопрос о необходимости искусственной гравитации для человека в космосе очень сложен и нуждается в дальнейших исследованиях. Достоинства и ограничения этого способа должны быть тщательно взвешены, в частности с учетом функции вестибулярного аппарата. Необходимо изучить профилактические и лечебные мероприятия, которые следует проводить перед переходом человека в условия измененной гравитации и в последующий период.

Похожие статьи:

  1. Основные результаты исследований на орбитальной станции «Скайлэб» Результаты полетов экипажей на орбитальной станции «Скайлэб» подтвердили способность человека...
  2. Устойчивость человека к ускорениям и критерии ее оценки Оценка устойчивости организма к действию ускорений зависит от характера выбранного...
  3. Ограничения, вытекающие из влияния длительной невесомости на организм человека Реакции, обусловленные влиянием невесомости на функцию афферентных систем, распределение крови...

автор admin \\ теги: , , ,



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.