Water dry immersion, neboli „kosmonautika ve vaně“

Mikrogravitace, to je fyzikální jev, který spolu s účinky záření a dlouhodobým pobytem v uzavřeném prostředí, má na fyziologii člověka pobývajícího např. na palubě ISS, velký (zejména negativní) vliv. Proto je výzkumu těchto účinků ze strany odborníků na kosmickou medicínu věnována značná pozornost. Na Zemi je tento výzkum realizován zejména pomocí tzv. analogových studií, jako jsou například studie vlivu dlouhodobého upoutání člověka na lůžko (tzv. bed-rest studie, o kterých jsem už na Kosmonautix psal) a dále pak za pomoci tzv. water dry immersion studií, neboli studií vlivu tzv. suchého ponoření člověka do vody, či gelu.

Problém adaptace…

V lidské těle v podstatě neexistuje systém, který by nebyl působením mikrogravitace nijak dotčen. To potvrzují i analogové studie suchého ponoření na Zemi.

V lidské těle v podstatě neexistuje systém, který by nebyl působením mikrogravitace nijak dotčen. To potvrzují i analogové studie suchého ponoření na Zemi.
Foto: IBMP-RAS, zdroj: https://room.eu.com/

Na prostředí mikrogravitace, tedy na absenci odpovídajících gravitačních stimulů, lidské tělo odpovídá přirozenými adaptačními mechanismy, což se například projevuje redukcí nepotřebných zdrojů, čili dochází k odbourávání (nepotřebné) svalové hmoty, která není při pohybu v prostředí mikrogravitace využívána. Ani srdce nemusí pracovat tak intenzivně, jako by pracovalo na Zemi, tedy v prostředí 1g a tak také postupně oslabuje. Kosti nezakoušejí takové nosné síly, takže organismus přestává „investovat“ do jejich výstavby, ba co více, přebytečnou kostní hmotu začne odbourávat. V organismu dochází k rozsáhlým přesunům tekutin a tak dále. Ukazuje se, že v lidském organismu prakticky neexistuje systém a proces, na které by pobyt v prostředí mikrogravitace neměl žádný vliv.

Během samotného pobytu v prostředí mikrogravitace tyto změny v podstatě nepředstavují pro lidský organismus (z krátkodobého hlediska) žádný významný problém. Všechny tyto změny jsou v podstatě adaptací na prostředí. Problém ovšem nastává po přistání (buď na Zemi, nebo na jiné těleso i když se zlomkem gravitace pozemské). Lidský organismus se totiž s náhlou změnou prostředí, kterou provází také změna v působení gravitační síly, nedokáže rychle vyrovnat. Lidské tělo se v tom okamžiku nachází ve stavu dekondice (deconditioning), který vede ke zhoršení fyzické výkonnosti a k možnému omezení schopnosti astronautů reagovat a zvládat nenadálé situace, ale třeba i běžné úkoly po přistání.

Analogové studie…

Výzkumu deconditioningu je tedy z pochopitelných důvodů věnována značná pozornost. Nejen, že je dlouhodobě sledován vývoj zdravotního stavu astronautů po  návratu z vesmírné mise, ale jsou také realizovány metody zkoumání deconditioningu na Zemi, a to zejména pomocí dvou typů tzv. analogových studií. Prvním typem jsou tzv. bedrest studie, tedy studium vlivu dlouhodobého uložení člověka na lůžko. O bedrest studiích už jsme na Kosmonautix podrobněji psali zde. Druhým typem analogových studií, který se na tomto poli výzkumu uplatňuje, jsou tzv. „water dry immersion“ (suché ponoření do vody, nebo gelu) studie.

Pokusné osoby oblečené v tričku a v plavkách, leží až po krk zabalené ve speciálním pytli, který je ponořen ve vaně, nebo v malém bazénku naplněném vodou, nebo gelem. Pytel je vyroben ze speciální, vodotěsné a vysoce elastické tkaniny. Tím v podstatě vzniká mezi lidským tělem a kapalinou neutrální vztlak.

Pokusné osoby oblečené v tričku a v plavkách, leží až po krk zabalené ve speciálním pytli, který je ponořen ve vaně, nebo v malém bazénku naplněném vodou, nebo gelem. Pytel je vyroben ze speciální, vodotěsné a vysoce elastické tkaniny. Tím v podstatě vzniká mezi lidským tělem a kapalinou neutrální vztlak. Zdroj: Facebook IBMP-RAS

Výcvik a testování kosmonautů ve vodě, byly v Sovětském svazu realizovány už od počátků kosmonautiky, ale s využitím vody, jako analogového prostředí pro studium fyziologických reakcí lidského organismu, přišli až v 70. letech K.B. Šulcenko a I.F. Willams z moskevského Institutu biomedicínských problémů „IBMP“ (ИНСТИТУТ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ).

Funguje to tak, že pokusné osoby oblečené v tričku a v plavkách, leží až po krk zabalené ve speciálním pytli, který je ponořen ve vaně, nebo v malém bazénku naplněném vodou nebo gelem. Pytel je vyroben ze speciální, vodotěsné a vysoce elastické tkaniny. K podepření nejsou používány žádné „kolébky“. Vysoce elastická tkanina v podstatě zvyšuje hustotu kapaliny, jejíž teplota je udržována na 33°C, což vede k vytvoření tzv. neutrálního vztlaku – tedy stavu jakéhosi vyrovnání gravitačních a vznosných sil, které na člověka působí a pocitu teplotního komfortu. Jde tedy o prostředí bez biomechanických opor a lokálních zátěží. Stav, ve kterém se v tomto okamžiku lidské tělo nachází, se odborně nazývá antiortostatická hypotenze.

Denní režim pokusných osob je podobný tomu, jak mají den rozvržený kosmonauti na palubě ISS. Na snímku například vidíme provádění experimentu s názvem „PILOT“. Zkoumají se manuální schopnosti člověka při řízení např. přiblížení kosmické lodi ke spojovacímu uzlu.

Denní režim pokusných osob je podobný tomu, jak mají den rozvržený kosmonauti na palubě ISS. Na snímku například vidíme provádění experimentu s názvem „PILOT“. Zkoumají se manuální schopnosti člověka při řízení např. přiblížení kosmické lodi ke spojovacímu uzlu.
Foto: IBMP-RAS, zdroj: http://alien3.livejournal.com

V tomto prostředí pokusné subjekty setrvávají od jednoho týdne a déle (dle zaměření experimentu). Každý den je rozdělen do jednotlivých časových úseků, ve kterých jsou jednak prováděna různá vyšetření a testy a samozřejmě je zde čas vyhrazený pro jídlo, hygienu, fyzioterapii a samozřejmě také spánek. Co se zmiňované hygieny týče, ta probíhá po vyzvednutí pokusné osoby z vany. Obecně se dá říci, že denní režim je rozvržen tak, aby se co nejvíce podobal režimu, jakým se řídí posádky na ISS.

Subjektivně je ponoření pokusnými osobami popisováno jako příjemný stav relaxace. Později však udávají nepříjemné pocity, jako je ztěžknutí hlavy, výtok z nosu a také, zejména během prvních dvou dnů, je častá stížnost na bolest zad. Občas jsou také popisovány trávící potíže, nechutenství a také poruchy spánku.

Další oblasti výzkumu a využití…

Výsledky výzkumu v oblasti suchého ponoření mají široké využití i v běžné medicíně. Metodu lze použít z v rehabilitaci dětí, např. s onemocněními centrálního nervového systému. Během ponoření totiž u těchto dětí dochází k výraznému uvolnění svalového napětí. Společné rusko-rakouské experimenty ukázaly, že metodu suchého ponoření, lze použít jako diagnostickou metodu řady neurologických problémů, které jsou jinak kompenzovány, a nebo skryty.

Výsledky výzkumu v oblasti suchého ponoření mají široké využití i v běžné medicíně. Metodu lze použít z v rehabilitaci dětí, např. s onemocněními centrálního nervového systému. Během ponoření totiž u těchto dětí dochází k výraznému uvolnění svalového napětí. Společné rusko-rakouské experimenty ukázaly, že metodu suchého ponoření, lze použít jako diagnostickou metodu řady neurologických problémů, které jsou jinak kompenzovány, a nebo skryty.
Foto: IBMP-RAS, zdroj: https://room.eu.com/

Jak již bylo zmíněno výše, jedná se zejména o simulační model zaměřený na výzkum účinků mikrogravitace na lidské tělo. Vědci se ve své práci zaměřují především na vliv suchého ponoření na kardiovaskulární systém, metabolismus a pohybový systém. Postupem času se však ukázalo (jak je to ostatně i s celou řadou jiných výsledků kosmického výzkumu), že poznatky, které při těchto experimentech lékaři získávají, lze využít i v běžné medicíně. Zjistilo se například, že suché ponoření lze s úspěchem využívat např. při léčbě otoků různé etiologie, například vzniklých při různých poruchách krevního oběhu, dále pak jaterní cirhózy, onemocnění ledvin, ale také při léčbě popálenin. V 90. letech se objevily také studie, které se zabývaly možnostmi využití metody ponoření při léčbě hypertenzní krize (záchvatovité, akutní a nebezpečné formy vysokého tlaku). Metodu lze použít i při rehabilitaci dětí, např. s onemocněními centrálního nervového systému. Společné rusko-rakouské experimenty ukázaly, že metodu suchého ponoření lze použít jako diagnostickou metodu řady neurologických problémů, které jsou jinak kompenzovány a nebo skryty.

Výzkum v oblasti účinků ponoření, ale také další výzkumy, realizované v analogovém prostředí na Zemi, stále pokračují. Tyto studie nám přináší stále nové a nové úhly pohledu na řadu problémů. Když se například zabýváte léčbou a péčí o lidi s onemocněními plic, nebo vylučovacího, či pohybového systému, tak právě díky analogovým studiím, jako je ponoření do vody, nebo krátce zmiňované bedrest studie, si uvědomíte, jak zásadní vliv má na fyziologii člověka právě gravitace.

Zdroje informací:
https://room.eu.com/

Water dry immersion, neboli „kosmonautika ve vaně“, 5.0 out of 5 based on 16 ratings
Pin It
(Visited 1 603 times, 12 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (16 votes cast)
(Visited 1 603 times, 12 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


13 komentářů ke článku “Water dry immersion, neboli „kosmonautika ve vaně“”

  1. Navrhoval bych popsaná opatření po návratu z kosmu provádět ve vysokohorském prostředí / do 4000 m./ s wellness a termálním bazénem, následně masáže od hezkých dívek a věřím, že by ae zdravotní stav rychleji normalizoval. Oni si to zaslouží.

  2. Andrej Vrbenský napsal:

    Experimentovalo sa už vo vesmíre s umelou gravitáciou? Roztočením lode?
    Je mi jasné že napríklad ISS je moc veľká ale Salujuty ako „Monolitické“ stanice to zvládať mohli. Alebo mať modul v ktorého vnútri by bola „pohyblivá stena“ v ktorej by sa človek upútal, zapol(roztočil) ju a potom by v nej nejaký čas cvičil, pracoval. Určite by to bol zvláštny pocit vidieť ako stanica stojí a on sám sa pohybuje (ale sú aj 3D okuliare a podobné hračky).
    Mne toto príde ako jeden z najväčších problémov dlhodobých letov.

    • Zkoušelo, viz Gemini 11. Tvůj nápad s centrifugou uvnitř modulu stanice je podobný např. plánovanému modulu JAXA CAM (Centrifuge Accommodations Module) pro ISS.

    • Dan napsal:

      Pokud nebudete mít dostatečný poloměr (100 metrů je +-minimum), budete zažívat silně neinerciální stav, radiální silový gradient, oproti gyroskopu se každou otočku sám přetočíte, Coriolisova síla také při manipulaci nepomůže a Váš vestibulární systém to dá sežrat mozku, který to následně deleguje na žaludek.
      Občas si zalézt do centrifugy by asi dobré bylo (vizte ty Japonce), ale trvale roztočit loď na laně s protizávažím by (zatím) únosné nebylo. Na kolotoči také není možné trávit hodiny a hodiny, aniž by jste cítil následky.

      • Pavel Boháček napsal:

        Naprostý souhlas Dane. V tom smyslu (vliv coriolisova efektu) se v poslední době dělají experimenty např. v Německu (v Envihabu:-)

        • Andrej Vrbenský napsal:

          Práve aby to mozog nevykecal žalúdku, navrhol som tie 3D okuliare ktoré mu nakecajú že beží po lúke.

      • maro napsal:

        S tím kolotočem se to moc srovnávat nedá. Tam není v souladu to co zažívá vaše tělo s tím co vidí oči. Uvnitř té koule takový rozdíl nebude. Problém bude opravdu jen v tom, že různé části vašeho těla budou různě daleko od osy otáčení a tedy budou zažívat různé hodnoty zrychlení. No a pak ta Coriolisova síla při přibližování nebo vzdalování se od osy otáčení.

  3. Pavel Boháček napsal:

    Využití 3D brýlí (virtuální reality) se také testuje. 🙂

  4. ptpc napsal:

    Vynikajúci článok! Opäť som o niečo múdrejší… 🙂

  5. Jiný Honza napsal:

    Díky za zajímavý článek.

    Ostatně soudím, že pojem mikrogravitace musí být zničen.
    🙂

    • Proč byste jej ničil?

      • Jiný Honza napsal:

        Protože je to stav s minimální tíží. Gravitace, tedy gravitační síla/zrychlení je na oběžné dráze jen zhruba o desetinu nižší než na Zemi.

        Jestli někde můžete zažít skutečnou mikrogravitaci, tak u vzdálené komety nebo asteroidu.

        Desetiletí se u nás používal pojem stav beztíže. Ten celkem dobře popisuje o co jde. Pojem mikrogravitace je matoucí.

Zanechte komentář