среда

В
В 		В

Персонализирани услуги

Списание

  • SciELO Analytics
  • Google Scholar H5M5 ()

Член

  • нова текстова страница (бета)
  • Испански (pdf)
  • Статия в XML
  • Препратки към статии
  • Как да цитирам тази статия
  • SciELO Analytics
  • Автоматичен превод
  • Изпратете статия по имейл

Индикатори

  • Цитирано от SciELO
  • Достъп

Свързани връзки

  • Подобно в SciELO

Дял

версия В он-лайн версия ISSN 2448-4865 версия В отпечатана версия ISSN 0026-1742

Преглед на статия

Физиологични ефекти в среда на микрогравитация

Физиологични ефекти в среда на микрогравитация

RaГєlВ Carrillo Esper aВ bВ

Хуан Алберто DGaz Ponce Medrano c

Оскар ИвгонФлорес Ривера еВ

Адриана Ортис Трухийо е

Джоел Круз де Исус д

Ключови думи: В Космос; микрогравитация; космически полети

До ХХ век изследванията за Вселената и спекулациите за същността на космическите полети не са били тясно свързани с техническото развитие, довело до ракетно задвижване. Много биологични системи са засегнати неблагоприятно от космическия полет и е доказано, че излагането на микрогравитация може да промени мускулно-скелетната, невросензорната, ендокринната, бъбречната, дихателната и сърдечно-съдовата системи и риска от нараняване поради излагане на радиация, което води до декондициониране, което може да компрометира здравето на астронавтите и изпълнение. Поддържането на здравето и годността по време на космически мисии е от решаващо значение за запазване на ефективността по време на конкретни задачи на мисията и за оптимизиране на земното възстановяване.

Ключови думи: В Космос; микрогравитация; полет в космоса

Фигура 1В При параболичните полети, през кратките 20 секунди на симулирана микрогравитация, са проведени няколко експеримента като алтернатива на извършването на тези експерименти в космоса. Източник: http://www.cerebrovortex.com В

Понастоящем има ограничени, но развиващи се доказателства, че преобладаващата среда в космоса може да повлияе на мозъчния невротрансмитер и когнитивните показатели на астронавтите. Въз основа на тези знания е разработен експеримент в университета в Падуа, Италия, в който ефектите от симулирана среда на микрогравитация са изследвани при 22 мъже (със средна възраст 22 години) със сходни характеристики. космонавт.

Сърдечно-съдовата система има способността да се адаптира към условията на микрогравитация. Механизмите за адаптация, извършвани от тази система, се определят според етапа или фазата на полета, височината и т.н. Най-важната и значителна промяна е преразпределението на течности към мозъчната територия, което обуславя сърдечно претоварване и повишено вътресъдово налягане (Фигура 2).

Фигура 2В Представяне на хемодинамичните промени в микрогравитацията.

Ударният обем се увеличава през първите 24 часа на полета, по-късно започва да намалява. В рамките на промените в сърдечната проводимост в електрокардиограмата се наблюдава увеличаване на QRS комплекса; в резултат на съдов поток в цефалната посока и увеличаване на PR интервала по време на полет, поради повишаване на вагусния тонус. По време на полета се регистрират различни степени на сърдечни аритмии, които обикновено са леки. Към днешна дата няма документирани данни за летални аритмии в микрогравитационна среда 16 (Фигура 3).

Фигура 3В схематично представяне на физиологични промени в микрогравитацията.

По време на среда на микрогравитация, на сърдечно-белодробно ниво се наблюдава повишаване на налягането в сърдечните кухини, ситуация, която кръвоносната система компенсира благодарение на разреждането на плазмата. Това се случва благодарение на различни механизми като транскапиларна филтрация, увеличаване на вътресъдовия обем и намаляване на интерстициалния обем с 10 до 15%. Тази ситуация причинява ортостатична непоносимост у космическия екипаж при завръщането им на земята 17 .

Промените в имунната система са документирани в наблюденията, описани по време на мисии от 1960 до 1970 г. Половината от астронавтите на Аполон съобщават за вирусни или бактериални инфекции по време на пътуването или когато те щяха да се върнат на земята 19. По същия начин кръвните проби, взети от 9 астронавти, след полета от космическата станция Skylab, показват, че лимфоцитната активация, медиирана от митогени, е значително намалена в сравнение с пробите преди полета и дори в сравнение с контролните проби 20 .

Деминерализацията на костите започва незабавно до промени в атмосферата на космоса. През първите дни на мисията има 60% до 70% увеличение на калция в урината и фекалиите, което се увеличава с разгръщането на мисията 26 .

Понастоящем съществува загриженост, че астронавтите могат да страдат от остеопороза в по-млади възрасти и че рискът от фрактури е увеличен, в допълнение към предразположението към камъни в бъбреците поради увеличаването на отделянето на калций 28 .

Описани са две отделни фази на мускулно влошаване: 1) Първата фаза показва намаляване на мускулната сила с 20 до 30% през първите седмици на полета в сравнение с нивата, регистрирани преди полета. 2) Втората фаза започва 3 до 4 седмици след началото на полета и степента на мускулно влошаване е силно свързана с нивото на физическо натоварване на борда (фигура 4) 31. След завръщането си на Земята мускулите на астронавтите, загубили предишното си състояние, отново се влияят от гравитационните сили. В този контекст се съобщава за мускулна болка, стягане на подколенните мускули и в някои случаи симптоми на плантарен фасциит 32 .

Фигура 4В Намаляване на мускулната маса при микрогравитация.

Понастоящем силата да се симулира микрогравитация за изследване на физиологични явления при хората вече е реалност. С течение на годините развитието на тези стратегии се подобри, за да се подобри подготовката на астронавтите и да се предскажат физиологичните промени, на които те ще бъдат подложени, и с това да се избегнат усложнения, доколкото е възможно, или, съответно. тях. След това споменаваме някои от системите, които съществуват за симулиране на микрогравитация.

БЕЗ НАПУСКАНЕ НА ATMG „SFERA

Кула за свободно падане INTA

Бременска есенна кула

Център за приложни космически технологии и микрогравитация (ZARM). Кулата на падането в празнината, висока 146 метра и единствената в Европа, космическа лаборатория, в която се провеждат експерименти в безтегловни условия. Капка в тестова капсула, от върха до гнездото, трае само 4,6 секунди, достатъчно дълго, за да се проведат експерименти и изследвания, които биха били осъществими само в космоса.

Параболични полети със самолети

В света има три агенции, които извършват този тип полет: НАСА, Европейската агенция и, в Русия, Център за обучение на Юрий Гагарин (CGTC). Самолетът излита от летището и се изкачва на височина приблизително 6000 m. Параболичната маневра започва с повдигане на самолета до 45 градуса с пълна мощност. След 20 секунди, на височина от 7600 метра, въздушният автобус забавя двигателите почти до спиране, като по този начин влиза в състояние на свободно падане, започвайки 20 или 30 секунден период на нулева гравитация на борда. Самолетът се изкачва малко по-високо, преди носът да е проследил пълната парабола и да започне да пада. Впоследствие двигателите се включват отново с пълна мощност и самолетът се връща в хоризонтално положение на полета, обратно на 6000 метра и готов за следващата притча. Началото на параболата и нейният край подлага хората и оборудването на борда на почти 2 G, в горната част на параболичната траектория е мястото, където микрогравитацията се постига за около 20 до 30 секунди и е от порядъка на 0,1 G ( фигура 5).

Фигура 5В Схематичен пример за параболични полети за симулация на микрогравитация.

Неутрални поплавъчни резервоари

Екстравехикуларна активност (EVA). Водата е средата, която най-добре имитира микрогравитацията на космоса. Неутрални плаващи резервоари, големи водни басейни, използвани за обучение на астронавта, когато астронавтът излиза от космически кораб в орбита в скафандъра си, за да изпълни задача. Моделите на корабите с житейски мащаби обикновено се поставят вътре в тези басейни, за да запознаят астронавта с необходимите маневри за изпълнение на задача със скафандъра.

ИЗВЪН ATMG „SFERA

Звучащи ракети

Звуковите ракети осигуряват начин за постигане на микрогравитация на добро ниво за повече от 10 минути. Космическият кораб се изстрелва (от ракета, чийто двигател работи за няколко минути) по траектория, която се извива над Земята. При достигане на определена скорост и надморска височина от 1000 км, траекторията на падане на кораба ще бъде успоредна на кривината на Земята, постигайки условието или средата на микрогравитация.

2. Роджърс MJ, Vogt GL, Wargo MJ. Математиката на микрогравитацията. Вашингтон, окръг Колумбия: Национална администрация по аеронавтика и космос; 1997 г. [В линкове]

3. Роджърс MJ, Vogt GL, Wargo MJ. Микрогравитация, Ръководство за учители с дейности в областта на науката, математиката и технологиите. Вашингтон, окръг Колумбия: Национална администрация по аеронавтика и сапс; 1997 г. [В линкове]

4. García EJ. Враждебна среда: завладяването на космоса ще изисква от човека да се адаптира към среда, която не е негова. Rev Информация и астрономически новини. 2008; 25. [В Връзки]

5. Williams D, Kuipers A, Mukai C, Thirsk R. Аклимация по време на космически полет: ефекти върху човешката физиология. Can Med Assoc J. 2009; 180 (13): 1317-23. [В Връзки]

6. Специален комитет на членовете на Асоциацията на космическата медицина и Обществото на летателните хирурзи на НАСА. Човешко здраве и ефективност за дългосрочен космически полет. Aviat Space Environment Med.2008; 79: 629-35. [В Връзки]

7. Levine BD, Iwasaki K, Zhang R, Zuckerman JH, Pawelczyk JA, Diedrich A,. Мозъчна авторегулация на човека преди, по време и след космически полет. J Physiol. 2007; 579 (3): 799-810. [В Връзки]

8. Mader TH, Gibson CR, Pass AF и др. Оток на оптичния диск, изравняване на глобуса, хориоидални гънки и хиперопични отмествания, наблюдавани при астронавтите след дългосрочен космически полет Офталмология. 2011; 118 (10): 2058-69. [В Връзки]

9. Ким DH, Parsa CF. Космически полет и оток на диска. Офталмология. 2012; 119 (11): 2420-1. [В Връзки]

10. Йейтс Б. Дж., Керман И.А. Ортостатична непоносимост след космически полет: възможна връзка с предизвиканата от микрогравитация пластичност във вестибуларната система. Brain Research Rev. 1998; 28: 73-82. [В Връзки]

11. Западен JB. Физиология на микрогравитационна среда, исторически перспективи: Физиология в микрогравити. J Appl Physiol. 2000; 89: 379-84. [В Връзки]

12. Mergner T, Rosemeier T. Взаимодействие на вестибуларни, соматосензорни и визуални сигнали за постурален контрол и възприятие на движението при земни и микрогравитационни условия - концептуален модел. Brain Research Rev. 1998; 28: 118-35. [В Връзки]

13. Dizio P, Lackner JR. Влияние на нивото на гравитоинерционната сила върху вестибуларното и зрителното съхранение на скоростта при наклон и наклон. Визия изследвания. 1992; 32: 111-20. [В Връзки]

14. Messerotti BS, Bianchin M, Angrilli A. Ефекти от симулираната микрогравитация върху пластичността на мозъка: Изследване на привикване на стряскащ рефлекс. Физиол и поведение. 2011; 104: 503-6. [В Връзки]

15. Watenpaugh DE, Hargens AR. Сърдечно-съдовата система в микрогравитация. Наръчник по физиология, Физиология на околната среда 2011. [Връзки В]

16. Antonutto G, Di Prampero PE. Декондициониране на сърдечно-съдовата система в микрогравитация: някои възможни противодействия. Eur J Appl Physiol. 2003; 90: 283-91. [В Връзки]

17. Premkumar K, Lee P. Гравитационни ефекти върху сърдечно-съдовата система. Ръководство за инструктори: Гравитационни ефекти върху сърдечно-съдовата система. 2009; 2-21. [В Връзки]

18. Aubert AE, BEckers F, Verheyden B. Сърдечно-съдови функции и основи на физиологията в микрогравитацията. Акта Кардиол. 2005; 60 (2): 129-51. [В Връзки]

19. Borchers AT, Keen CL, Gershwin ME. Микрогравитация и имунна реакция: последици за космическите пътувания. Хранене. 2002; 18 (10): 889-98. [В Връзки]

20. Hauschild S, Tauber S, Lauber B, Thiel CS, Layer LE, Ulrich O. Регулиране на Т-клетките в микрогравитацията - Съвременните познания от експерименти in vitro, проведени в космоса, параболични полети и наземни съоръжения. Закон за космонавтиката. 2014; 104: 365-77 [В линкове]

21. Sonnenfeld G, Shearer WT. Имунна функция по време на космически полет. Хранене. 2002; 18 (10): 899-903. [В Връзки]

22. Fitzgerald W, Chen S, Walz C, Zimmerberg J, Margolis L, Grivel J. Имунно потискане на човешката лимфоидна тъкан и въртяща се суспензионна култура на борда на Международната космическа станция, In vitro Cell. Dev Biol Anim. 2009; 45: 622-32. [В Връзки]

23. Li Q, Mei Q, Huyan T, Xie L, Che S, Yang H. Ефекти от симулирана микрогравитация върху първични човешки NK клетки. Астробиол. 2013; 13 (8): 703-14. [В Връзки]

24. Buckey JC. Костна загуба: управление на калция и костната загуба в космоса. В: Barratt MR, Pool SL, редактори. Космическа физиология. Ню Йорк (Ню Йорк): Oxford University Press; 2006. стр. 5-21. [В Връзки]

25. Шакелфорд LC. Мускулно-скелетен отговор на космически полет. В: Принципи на клиничната медицина за космически полет. Ню Йорк (Ню Йорк): Springer Science and Business Media; 2008. Стр. 293-306. [В Връзки]

26. Климент Г. Мускулно-скелетна система в космоса. В: Основи на космическата медицина. Дордрехт, Холандия: Kluwer Academic Publishers; 2003. стр. 173-204. [В Връзки]

27. Lang T, LeBlanc A, Evans H, et al. Кортикална и трабекуларна костна минерална загуба от гръбначния стълб и бедрото в дългосрочен космически полет. J Bone Miner Res.2006; 19: 1006-12. [В Връзки]

28. Cann C. Реакция на костната система на космически полети. В: Чърчил SE, редактор. Основи на космическия живот. Том 1. Малабар (Флорида): издателска компания Krieger. 1997. Стр. 83-103. [В Връзки]

29. Cancedda R. Костната система. В: Фитън B, B Hattrick B, редактори. Свят без гравитация: изследвания в космоса за здравни и индустриални процеси. Париж (Франция): Европейска космическа агенция; 2001. Стр. 83-92. [В Връзки]

30. Климент Г. Мускулно-скелетна система в космоса. В: Основи на космическата медицина. Дордрехт, Холандия: Kluwer Academic Publishers; 2003. стр. 173-204. [В Връзки]

31. Шакелфорд LC. Мускулно-скелетен отговор на космически полет. В: Barratt MR, Pool SL, редактори. Принципи на клиничната медицина за космически полети. Ню Йорк (Ню Йорк): Springer Science and Business Media; 2008. Стр. 293-306. [В Връзки]

32. Buckey JC Jr. Мускулна загуба: подход за поддържане на силата. В: Космическа физиология. Ню Йорк (Ню Йорк): Oxford University Press; 2006. стр. 77-100. [В Връзки]

33. Pletser V. Подготовка за бъдещето: Европейски студенти, провеждащи разследвания на микроживот по време на параболични полети. Вестник за микрогравитация Новини. 1995; 8: 95 [В Връзки]

Получава: 10 април 2015 г .; Одобрен: 23 април 2015 г.