Эксперименты на людях: Чем занимается космическая медицина на МКС
Если посмотреть популярные видеоролики о жизни космонавтов на Международной космической станции, то сложится впечатление, что они там только и делают, что снимают видеоролики, пускают пузыри воды с аспирином, рассматривают Землю в иллюминаторы и принимают пищу. Еще пользуются космическим туалетом. Что же касается научной деятельности космонавтов, то о ней известно гораздо меньше, хотя ничего секретного в ней нет, просто многим это кажется менее интересным. Впрочем, Институт медико-биологических проблем, который занимается здоровьем и жизнедеятельностью людей в космосе, рассказал о том, какие медицинские эксперименты проводятся сейчас в российском сегменте МКС.
Сразу поясним, что приведенный ниже обзор касается только здоровья человека и экспериментов на людях. Исследования на другие темы: биологические, материаловедческие, фундаментальные, — еще ждут своего часа, когда их авторы из других научных учреждений найдут время и возможности рассказать о своей работе по примеру коллег из ИМБП.
Институт медико-биологических проблем учрежден на самой заре пилотируемой космонавтики и на сегодня накопил уникальный опыт сопровождения и изучения полетов людей в космос. Многие помнят их проект «Марс-500» и проходивший чуть более года назад эксперимент «Луна-2015». Но эти исследования проводились на Земле. К реальным полетам к Луне и Марсу они имеют весьма опосредованное отношение. И все же будущее освоение космоса человеком произойдет во многом благодаря знаниям, накопленным ИМБП.
В деятельности ИМБП важную роль играет не только наблюдение за состоянием здоровья космонавтов, но и моделирование схожих процессов на Земле. Например, влияние невесомости на мышечную систему и скелет хорошо моделируется сухой иммерсией — когда человек длительное время находится в ванне с водой. А некоторые процессы с мышечной, костной и кровеносной системами, возникающие в невесомости, можно моделировать во время гипокинезии — лежании в специальной кровати, установленной вниз головой под углом в 15 градусов. Кстати, на страницах соцсетей ИМБП (в Facebook и «ВКонтакте») периодически объявляют набор желающих полежать за деньги (требуются москвичи, мужчины, не выше 180 сантиметров ростом).
Эксперименты в институте позволяют экономить время космонавтов, разрабатывать средства профилактики негативных процессов невесомости на Земле, а в космосе проводить только окончательные испытания и непосредственно применять новые методики.
О многолетней работе и успехах ИМБП можно посмотреть очень информативную лекцию ведущего специалиста ИМБП в области сенсомоторной физиологии, создателя школы гравитационной физиологии движений Инессы Козловской.
Теперь, наконец, о современных медицинских экспериментах, проводимых на МКС. Перечислим их с кратким комментарием.
Альгометрия
Предназначена для измерения болевого порога космонавтов в процессе космического полета. Условия пребывания человека в космосе влияют на его восприятие и чувство боли в том числе. Этот фактор необходимо учитывать при оценке самочувствия и при оказании медицинской помощи в космосе. Для определения болевого порога используются специальные устройства механического и термического воздействия.
«Пилот-Т»
Эксперимент, оценивающий насколько эффективно применение в космосе электронных симуляторов управления космическими кораблями. Оказалось, что симулятор «Пилот-Т» эффективно позволяет восстановить утраченные за время пребывания на Земле навыки и подготовиться к выполнению реальных операций. В дальнейшем планируется оценивать насколько условия длительного космического полета влияют на качество управления космической техникой.
Перемещение жидкостей
Когда человек оказывается в космосе, его кровеносная система не готова к исчезновению гравитации, поэтому кровь в голову поступает при повышенном давлении, как на Земле, в результате чего первые недели на орбите космонавты ходят опухшие и с заложенным носом. Даже после некоторой адаптации организма повышенное внутричерепное давление сохраняется и негативно сказывается на здоровье. Разумеется, об этой проблеме было известно и раньше, были разработаны и средства для ее устранения: костюмы «Пингвин» и «Чибис». Но прогресс не стоит на месте, постоянно разрабатываются новые диагностические средства, которые позволяют получать новую информацию. Свежие данные показывают, что длительная невесомость негативно влияет на органы зрения, и это также связывают с повышенным внутричерепным давлением. Новый эксперимент изучает процесс перемещения жидкостей в организме, влияние невесомости на внутричерепное давление, влияние этого давления на органы зрения, возможность моделирования этого процесса на Земле и эффективность доступных средств профилактики.
«УДОД»
Это другой эксперимент, призванный помочь в условиях невесомости с переполнением головы кровью, которую сердце качает туда по земной привычке. Группа ученых предположила, что оттоку крови от головы будет способствовать снижение внутригрудного давления. Поначалу использовались серьезные системы, с дыхательными аппаратами и костюмами «Чибис», но сейчас эксперимент упростили до дыхания через специальный респиратор, клапаны которого существенно препятствуют вдоху и набору воздуха в легкие. Упрощение конструкции снижает эффект от процедуры, но тоже приносит положительный эффект, поэтому устройство подходит для использования в космических кораблях, где нельзя развернуть крупногабаритное медоборудование.
«Нейроиммунитет»
В этом эксперименте ученые изучают, как стрессовые ситуации, неизбежно возникающие во время пребывания человека в космосе, влияют на состояние его иммунной системы. Проведение эксперимента включает в себя периодический сбор и хранение проб крови, слюны и волос, регулярные диагностические процедуры с доступным оборудованием на борту, психологические тесты до, во время и после полета. Собранный объем данных анализируется в ИМБП и Университете Людвига Максимилиана в Германии. В описании исследования, в частности, говорится: «В настоящее время исследователей особенно интересуют механизмы взаимодействия системы иммунитета и вегетативной нервной, эндоканнабиноидной и пуринергической систем».
«БИМС»
Этот телемедицинский эксперимент проводится для разработки и испытания приборов и методов самодиагностики космонавтов. В нем используются приборы ТБК-1 и ТБК-1С для проведения ЛОР и стоматологических обследований на борту МКС силами космонавтов при консультации с Земли.
«Пародонт-2»
Кто бы мог подумать, что невесомость вредит полости рта? Но оказывается, это так: у космонавтов меньше отделяется слюна, которая к тому же становится гуще, активнее откладывается зубной камень, а эти условия способствуют развитию патогенных бактерий. В ходе эксперимента осуществляется анализ и контроль микрофлоры полости рта. Его результатом должны стать новые методики предупреждения негативных последствий полета.
«Коррекция»
С самых первых полетов в космос ученые по обе стороны океана обратили внимание на активную потерю организмами космонавтов и астронавтов кальция и на изменения в их костной ткани. Сейчас разработаны средства профилактики этого процесса: занятия на тренажерах, насыщенные кальцием рационы. Однако физиология процесса потери кальция до сих пор изучена недостаточно. Эксперимент «Коррекция» должен помочь разобраться в причинах ухудшения состояния костей человека в космосе и определить, какие средства позволяют минимизировать негативный эффект. При этом используются самые современные диагностические методики и средства, как на борту МКС, так и на Земле, включая томограф в американском сегменте станции. В исследованиях участвуют ученые ИМБП, Университет Жана Монне (Франция), DLR (Германия).
«Взаимодействие-2»
Психологическое исследование, призванное определить, как меняются отношения внутри экипажа и между экипажем и ЦУП с учетом психологических и культурологических факторов. Для участников эксперимента разработаны опросники для определения их ценностного восприятия себя и окружающих. Как оказалось, самым важным качеством в космическом полете является доброта. В целом же результаты этого эксперимента обещают быть интересны не только для участников космических программ.
«Контент»
Еще одно психологическое исследование, основанное на анализе переговоров космонавтов с ЦУПом. Сейчас все переговоры космоса с Землей в обязательном порядке прослушивают профессиональные психологи, которые следят за состоянием экипажа. Если ученый подозревает наличие проблемной ситуации или замечает, что космонавт находится в стрессовом состоянии, он может принять соответствующие меры. Однако такая диагностика сильно зависит от личности конкретного психолога, который анализирует результаты переговоров. Эксперимент «Контент» призван повысить объективность исследований путем учета определенного набора слов-маркеров, встречающихся в речи во время переговоров с Землей. Количественный подсчет слов-маркеров позволит работать с анализом переговоров даже неподготовленным специалистам, которые смогут вести диагностику на основе фактических данных.
Практически все исследователи отмечают, что результаты психологических и других экспериментов, проводимых специалистами ИМБП, пригодны для внедрения на Земле в тех сферах деятельности, которые протекают в условиях, схожих с космическими. Это касается работы в сложных климатических условиях, связанных с ограничением ресурсов, высокой стрессовой нагрузкой, замкнутыми на небольшой площади коллективами. Речь, в частности, идет об экипажах подводных лодок, арктических станций, буровых платформ.
Некоторые эксперименты могут показаться несерьезными, учитывая, что речь идет о космосе, — обычно мы ждем от них чего-то более фундаментального, а то и почти фантастического, — но суть работы на околоземных долговременных обитаемых станциях в том и состоит, чтобы внимательно изучить все аспекты человеческой жизни, начиная от чистки зубов и заканчивая адаптацией организма к условиям невесомости. Судя по всему, прежде чем говорить о готовности человечества к расселению в космосе, предстоит проделать еще много работы. С другой стороны, на Луне и на Марсе условия для наших организмов будут более «земные», чем на орбите, поэтому и жить там будет проще.