fiziológiai

В
В 		В

Testreszabott szolgáltatások

Magazin

  • SciELO Analytics
  • Google Tudós H5M5 ()

Cikk

  • új szöveges oldal (béta)
  • Spanyol (pdf)
  • Cikk XML-ben
  • Cikk hivatkozások
  • Hogyan lehet idézni ezt a cikket
  • SciELO Analytics
  • Automatikus fordítás
  • Cikk küldése e-mailben

Mutatók

  • Idézi SciELO
  • Hozzáférés

Kapcsolódó linkek

  • Hasonló a SciELO-ban

Részvény

verzióВ on-line ISSN 2448-4865 verzióВ nyomtatva ISSN 0026-1742

Áttekintő cikk

Fiziológiai hatások mikrogravitációs környezetben

Fiziológiai hatások mikrogravitációs környezetben

RaГєlВ Carrillo Esper aВВВ

Juan Alberto Dazaz Ponce Medrano cВ

Oscar Ivann Flores Rivera eВ

AdrianaВ Ortiz Trujillo eВ

Joel Cruz de Jesus eВ

Kulcsszavak: В Tér; mikrogravitáció; űrrepülések

A huszadik századig az univerzumról szóló tanulmányok és az űrrepülés természetével kapcsolatos spekulációk nem álltak szorosan összefüggésben a rakétahajtáshoz vezető műszaki fejlődéssel. Számos biológiai rendszert hátrányosan érint az űrrepülés, és bebizonyosodott, hogy a mikrogravitációnak való kitettség megváltoztathatja az izom-csontrendszeri, neuroszenzoros, endokrin, vese-, légzőszervi és szív- és érrendszereket, valamint a sugárterhelés következtében bekövetkező sérülések kockázatát, amely dekonjunktúrát eredményezhet, amely veszélyeztetheti az űrhajósok egészségét. és a teljesítmény. Az űrmissziók alatti egészség és erőnlét fenntartása kritikus fontosságú a misszióspecifikus feladatok teljesítményének megőrzése és a földi helyreállítás optimalizálása érdekében.

Kulcsszavak: В Tér; mikrograviditás; űrrepülés

1В. Ábra Parabolikus repülések során a szimulált mikrogravitáció rövid 20 másodperces alatt különféle kísérleteket hajtottak végre ezen kísérletek alternatívájaként az űrben. Forrás: http://www.cerebrovortex.com В

Jelenleg korlátozott számú, de fejlődő bizonyíték áll rendelkezésre arról, hogy az űrben uralkodó környezet befolyásolhatja az agyi neurotranszmittereket és az űrhajósok kognitív teljesítményét. Ezen ismeretek alapján az olaszországi Padovai Egyetemen terveztek egy kísérletet, amelynek során egy szimulált mikrogravitációs környezet hatásait tanulmányozták 22 hasonló vizsgálati jellemzővel rendelkező férfi (22 éves átlagéletkorú) alanyban. űrhajós.

A szív- és érrendszer képes alkalmazkodni a mikrogravitációs körülményekhez. Az e rendszer által végrehajtott adaptációs mechanizmusokat a repülés szakasza vagy fázisa, a magasság stb. Szerint határozzák meg. A legfontosabb és legjelentősebb változás a folyadékok agyterület felé történő újraelosztása, amely a szív túlterhelését és az intravaszkuláris nyomás növekedését okozza (2. ábra).

2В ábra Hemodinamikai változások ábrázolása a mikrogravitációban.

A stroke térfogata a repülés első 24 órájában növekszik, később csökkenésnek indul. Az elektrokardiogram szívvezetési rendszerének változásain belül a QRS komplex növekedése figyelhető meg; a cefalis irányú vaszkuláris áramlásnak és a repülés közbeni PR intervallum növekedésének következménye a vagális tónus növekedése miatt. A repülés során különböző fokú szívritmuszavarokat regisztrálnak, amelyek általában enyhék. A mikrogravitációs környezetekben a halálos aritmiákról még nincs dokumentált feljegyzés 16 (3. ábra).

3В ábra a mikrogravitáció fiziológiai változásainak sematikus ábrázolása.

Mikrogravitációs környezetben, a kardiopulmonáris szinten megnő a nyomás a szívüregekben, ezt a helyzetet a keringési rendszer kompenzálja a plazma hígításának köszönhetően. Ez különféle mechanizmusoknak köszönhető, például transzkapilláris szűrésnek, az intravaszkuláris térfogat növekedésének és az intersticiális térfogat 10-15% -os csökkenésének. Ez a helyzet ortosztatikus intoleranciát okoz az űrszemélyzetben, amikor visszatérnek a földre 17 .

Az immunrendszer változását az 1960 és 1970 közötti missziók során leírt megfigyelések dokumentálják. Az Apollo űrhajósainak fele az utazás során, vagy amikor a földre akartak térni, vírusos vagy bakteriális fertőzésekről számoltak be 19. Ugyanígy a 9 asztronautától vett vérminták a Skylab űrállomásról történő repülés után azt mutatták, hogy a mitogének által közvetített limfocita aktiváció jelentősen csökkent a repülés előtti mintákhoz, sőt a kontroll mintákhoz képest is 20 .

A csont demineralizációja azonnal megkezdődik az űr légkörének változásával. A misszió első napjaiban a vizeletben és a székletben lévő kalcium 60–70% -kal nő, ami a küldetés lefolytatásával nő 26 .

Jelenleg aggodalomra ad okot, hogy az asztronauták fiatalabb korban csontritkulásban szenvedhetnek, és hogy a vesekövekre való hajlam mellett a kalcium kiválasztás növekedése miatt megnő a törések szenvedésének kockázata 28 .

Az izomromlás két külön fázisát írták le: 1) Az első fázis 20-30% -os csökkenést mutat az izomerőben a repülés első heteiben a repülés előtt regisztrált szintekhez képest. 2) A második szakasz a repülés kezdete után 3-4 héttel kezdődik, és az izomromlás nagysága nagymértékben függ a fedélzeten végzett testmozgás mértékétől (4. ábra) 31. A Földre való visszatérésük után a korábbi állapotukat elvesztett űrhajósok izmaira ismét gravitációs erők hatnak. Ebben az összefüggésben számoltak be izomfájdalomról, a combhajlító izmok feszességéről és egyes esetekben a talpi fasciitis tüneteiről 32 .

4В ábra Az izomtömeg csökkenése a mikrogravitációban.

Jelenleg a mikrogravitáció szimulálásának képessége az ember fiziológiai jelenségeinek tanulmányozására már valóság. Az évek során ezeknek a stratégiáknak a fejlesztése javult az űrhajósok felkészülésének javítása és az őket érintő fiziológiai változások előrejelzése érdekében, és ezzel a lehetőségekhez mérten elkerülhetők a szövődmények, vagy ennek megfelelően. őket. Ezután megemlítünk néhány olyan rendszert, amely létezik a mikrogravitáció szimulálására.

AZ ATMG "SFERA ELhagyása nélkül"

INTA szabadeséses torony

Bréma őszi tornya

Alkalmazott Űrtechnikai és Mikrogravitációs Központ (ZARM). Az ürességbe zuhanás tornya, 146 méter magas és Európában az egyetlen űrlaboratórium, amelyben súlytalan körülmények között végeznek kísérleteket. A tesztkapszula cseppje a hegytől a foglalatig csak 4,6 másodpercig tart, elég hosszú ahhoz, hogy olyan kísérleteket és kutatásokat hajtson végre, amelyek csak az űrben valósíthatók meg.

Parabolikus repülések repülőgépekkel

A világon három ügynökség végez ilyen típusú repülést: a NASA, az Európai Ügynökség és Oroszországban a Jurij Gagarin Trainning Központ (CGTC). A repülőgép felszáll a repülőtérről, és megközelítőleg 6000 m magasságba emelkedik. A parabolikus manőver úgy kezdődik, hogy teljes erővel 45 fokosra emeli a gépet. 20 másodperc elteltével, 7600 méteres magasságban az airbus szinte megállásig lelassítja a motorokat, így szabad zuhanás állapotába lép, és megkezdi a fedélzeten a 20 vagy 30 másodperces nulla gravitációs periódust. A gép valamivel magasabbra mászik, mielőtt az orr nyomon követi a teljes parabolát, és zuhanni kezd. Ezt követően a motorokat ismét teljes erővel kapcsolják be, és a sík visszatér vízszintes repülési helyzetbe, 6000 méter magasságban és készen áll a következő példabeszédre. A parabola kezdete és vége a fedélzeten tartózkodó embereket és felszereléseket majdnem 2 G-ra teszi ki, a parabolikus pálya tetején található az a pont, ahol a mikrogravitáció körülbelül 20–30 másodperc alatt elérhető, és nagysága 0,1 G ( 5. ábra).

5В ábra Parabolikus repülések sematikus példája a mikrogravitáció szimulációjára.

Semleges úszó tartályok

Extravehicularis aktivitás (EVA). A víz az a közeg, amely a legjobban utánozza a tér mikrogravitációját. Semleges úszó tartályok, nagy víztömegek, amelyeket az űrhajós kiképzésére használnak, amikor az űrhajós az űrrepülőgépből az űrruhájában a szkafanderében lép ki egy feladat végrehajtására. A hajók életnagyságú modelljeit általában ezekben a medencékben helyezik el, hogy megismertessék az űrhajóssal az űrruhával végzett feladat elvégzéséhez szükséges manővereket.

KI AZ ATMG-BŐL

Hangzó rakéták

A hangzó rakéták lehetővé teszik a jó szintű mikrogravitáció 10 percnél hosszabb időtartamú elérését. Az űrhajót egy olyan rakéta indítja el (amelynek motorja néhány percig jár) a Föld fölött kanyarodó pályán. Bizonyos sebesség és 1000 km magasság elérésekor a hajó leesésének pályája párhuzamos lesz a Föld görbületével, elérve a mikrogravitáció állapotát vagy környezetét.

2. Rogers MJ, Vogt GL, Wargo MJ. A mikrogravitáció matematikája. Washington, DC: Nemzeti Repülési és Űrigazgatóság; 1997. [В linkek]

3. Rogers MJ, Vogt GL, Wargo MJ. Mikrogravitáció, Tanári útmutató természettudományos, matematikai és technológiai tevékenységekkel. Washington, DC: Naional Aeronautics and Sapce Administration; 1997. [В linkek]

4. García EJ. Ellenséges környezet: A tér meghódítása megköveteli az embertől, hogy alkalmazkodjon a nem saját környezetéhez. Rev információk és csillagászati ​​hírek. 2008; 25. [В linkek]

5. Williams D, Kuipers A, Mukai C, Thirsk R. Akklimatizálás űrrepülés során: hatások az emberi fiziológiára. Can Med Assoc J. 2009; 180 (13): 1317-23. [В linkek]

6. Az Űrgyógyászati ​​Egyesület és a NASA Repülési Sebész Társaságának tagjaiból álló ad hoc bizottság. Emberi egészség és teljesítmény a hosszú távú űrrepüléshez. Aviat Space Environ Med. 2008; 79: 629-35. [В linkek]

7. Levine BD, Iwasaki K, Zhang R, Zuckerman JH, Pawelczyk JA, Diedrich A,. Emberi agyi autoreguláció az űrrepülés előtt, alatt és után. J Physiol. 2007; 579 (3): 799-810. [В linkek]

8. Mader TH, Gibson CR, Pass AF és mtsai. Az űrhajósokban megfigyelt optikai korong ödéma, földgömb ellapulása, choroidalis redők és hiperópiás eltolódások hosszú időtartamú űrrepülés után. Szemészet. 2011; 118 (10): 2058-69. [В linkek]

9. Kim DH, Parsa CF. Űrrepülés és korong ödéma. Szemészet. 2012; 119 (11): 2420-1. [В linkek]

10. Yates BJ, Kerman, IA. Űrrepülés utáni ortosztatikus intolerancia: lehetséges kapcsolat a mikrogravitáció által kiváltott plaszticitással a vestibularis rendszerben. Brain Research Rev. 1998; 28: 73-82. [В linkek]

11. Nyugat-JB. Mikrogravitációs környezet fiziológiája, történelmi perspektívák: Fiziológia a mikrogravtiában. J Appl Physiol. 2000; 89: 379-84. [В linkek]

12. Mergner T, Rosemeier T. Vestibularis, szomatoszenzoros és vizuális jelek kölcsönhatása a testtartás vezérléséhez és a mozgásészleléshez földi és mikrogravitációs körülmények között - fogalmi modell. Brain Research Rev. 1998; 28: 118-35. [В linkek]

13. Dizio P, Lackner JR. A gravitoinerticiális erő szintjének hatása a vestibularis és a vizuális sebesség tárolására az ásításban és az emelkedésben. Látáskutatás. 1992; 32: 111-20. [В linkek]

14. Messerotti BS, Bianchin M, Angrilli A. A szimulált mikrogravitáció agyi plaszticitásra gyakorolt ​​hatása: A megdöbbentő reflex szoktatási tanulmány. Physiol és viselkedés. 2011; 104: 503-6. [В linkek]

15. Watenpaugh DE, Hargens AR. A szív- és érrendszer mikrogravitációjában. Élettani kézikönyv, környezeti élettan 2011. [В LinksВ]

16. Antonutto G, Di Prampero PE. Kardiovaszkuláris dekondicionálás mikrogravitációban: néhány lehetséges ellenintézkedés. Eur J Appl Physiol. 2003; 90: 283-91. [В linkek]

17. Premkumar K, Lee P. Gravitációs hatások a szív- és érrendszerre. Kézikönyv oktatóknak: Gravitációs hatások a szív- és érrendszerre. 2009; 2–21. [В linkek]

18. Aubert AE, BEckers F, Verheyden B. Kardiovaszkuláris funkció és a fiziológia alapjai a mikrogravitációban. Acta Cardiol. 2005; 60 (2): 129-51. [В linkek]

19. Borchers AT, Keen CL, Gershwin ME. Mikrogravitáció és immunreakció: következmények az űrutazásra. Táplálás. 2002; 18 (10): 889-98. [В linkek]

20. Hauschild S, Tauber S, Lauber B, Thiel CS, Layer LE, Ulrich O. T-sejt-szabályozás mikrogravitációban - Az űrben, parabolikus repülésekben és földi létesítményekben végzett in vitro kísérletek jelenlegi ismeretei. Űrhajózási törvény. 2014; 104: 365-77 [В Linkek]

21. Sonnenfeld G, WT nyíró. Immunfunkció az űrrepülés során. Táplálás. 2002; 18 (10): 899-903. [В linkek]

22. Fitzgerald W, Chen S, Walz C, Zimmerberg J, Margolis L, Grivel J. Az emberi limfoid szövetek és a szuszpenziós kultúrát forgató sejtek immunszuppressziója a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén, In vitro Cell. Dev Biol Anim. 2009; 45: 622-32. [В linkek]

23. Li Q, Mei Q, Huyan T, Xie L, Che S, Yang H. A szimulált mikrogravitáció hatása az elsődleges humán NK sejtekre. Astrobiol. 2013; 13 (8): 703-14. [В linkek]

24. Buckey JC. Csontvesztés: a kalcium- és csontvesztés kezelése az űrben. In: Barratt MR, Pool SL, szerkesztők. Térfiziológia. New York (NY): Oxford University Press; 2006. 5-21. [В linkek]

25. Shackelford LC. Mozgásszervi válasz az űrrepülésre. In: A klinikai orvoslás alapelvei az űrrepüléshez. New York (NY): Springer Science and Business Media; 2008. o. 293-306. [В linkek]

26. Kelemen G. Izom-csontrendszer az űrben. In: Az űrgyógyászat alapjai. Dordrecht, Hollandia: Kluwer Academic Publishers; 2003. o. 173-204. [В linkek]

27. Lang T, LeBlanc A, Evans H és mtsai. A gerinc és a csípő agykérgi és trabekuláris ásványianyag-vesztése hosszú ideig tartó űrrepülés során. J Bone Miner Res. 2006; 19: 1006-12. [В linkek]

28. Cann C. A csontrendszer válasza az űrrepülésre. In: Churchill SE, szerkesztő. Az űrélettudomány alapjai. Volab 1. Malabar (FL): Krieger kiadóvállalat. 1997. p. 83-103. [В linkek]

29. Cancedda R. A csontrendszer. In: Fitton B, Battrick B, szerkesztők. Gravitáció nélküli világ: az űrkutatás az egészség és az ipari folyamatok számára. Párizs (Franciaország): Európai Űrügynökség; 2001. o. 83-92. [В linkek]

30. Kelemen G. Izom-csontrendszer az űrben. In: Az űrgyógyászat alapjai. Dordrecht, Hollandia: Kluwer Academic Publishers; 2003. o. 173-204. [В linkek]

31. Shackelford LC. Mozgásszervi válasz az űrrepülésre. In: Barratt MR, Pool SL, szerkesztők. Az űrrepülés klinikai orvoslásának alapelvei. New York (NY): Springer Science and Business Media; 2008. o. 293-306. [В linkek]

32. Buckey JC Jr. Izomveszteség: megközelítés az erő fenntartásához. In: Térfiziológia. New York (NY): Oxford University Press; 2006. o. 77-100. [В linkek]

33. Pletser V. Felkészülés a jövőre: európai hallgatók mikrogavitációs vizsgálatokat végeznek parabolikus repülések során. Journal Microgravity News. 1995; 8: 95 [Linkek]

Beérkezett: 2015. április 10 .; Jóváhagyva: 2015. április 23