Meditsiinilised probleemid, mis võivad teha lõpu sügavale kosmoseuuringutele

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Kui jah, siis soovitame tutvuda valikuga 20 kõige tõenäolisemast terviseprobleemist, millega inimruumi koloniseerimise ajastu pioneerid silmitsi seisavad (kui me neid enne seda ei lahenda).

Probleemid südamega

Lääne meditsiiniuuringud ja 12 astronaudi vaatlus näitasid, et pikaajalisel kokkupuutel mikrogravitatsiooniga muutub inimese süda sfääriliseks 9,4 protsenti tugevamaks, mis omakorda võib selle tööga tekitada mitmesuguseid probleeme. See probleem võib muutuda eriti aktuaalseks pikkade kosmosereiside ajal, näiteks Marsile.

"Süda töötab kosmoses teistmoodi kui Maa gravitatsiooni tingimustes, mis omakorda võib viia lihasmassi kadumiseni," ütleb NASA doktor James Thomas.

"Sellel kõigel on pärast Maale naasmist tõsised tagajärjed, seega otsime praegu võimalikke viise, kuidas seda lihasmassi kadu vältida või vähemalt vähendada."

Eksperdid märgivad, et pärast Maale naasmist saab süda oma esialgse kuju tagasi, kuid keegi ei tea, kuidas meie keha üks tähtsamaid organeid pärast pikki lende käituma hakkab. Arstid on juba teadlikud juhtudest, kui naasvad astronaudid kogesid pearinglust ja desorientatsiooni. Mõnel juhul on vererõhu järsk muutus (esineb järsk langus), eriti kui inimene üritab püsti tõusta. Lisaks kogevad mõned astronaudid missioonide ajal arütmiaid (ebanormaalseid südamerütme).

Teadlased märgivad vajadust töötada välja meetodid ja reeglid, mis võimaldavad süvakosmose reisijatel seda tüüpi probleeme vältida. Nagu märgitud, võivad sellised meetodid ja reeglid olla kasulikud mitte ainult astronautidele, vaid ka tavalistele inimestele Maal - nii neile, kellel on probleeme südamega, kui ka neile, kellele on ette nähtud voodirežiim.

Hetkel on alanud viieaastane uurimisprogramm, mille ülesandeks saab olema kosmose mõju määramine astronautide ateroskleroosi (veresoonkonnahaiguse) arengu kiirenemisele.

Joobeseisund ja vaimsed häired

Kuigi NASA korraldatud anonüümne küsitlus kustutas kahtlused astronautide sagedases alkoholitarbimises, oli 2007. aastal kaks juhtumit, kus tegelikult lasti purjus NASA astronautidel lennata Venemaa kosmoselaeva Sojuz sees. Samal ajal lubati inimestel lennata ka pärast seda, kui neid astronaute lennuks ette valmistanud arstid ja ka teised missiooni liikmed rääkisid ülemustele kolleegide väga kuumast seisundist.

NASA rääkis tolleaegse julgeolekupoliitika kohaselt astronautide ametlikust alkoholitarbimise keelust 12 tundi enne treeninglende. Selle reegli toimimist eeldati vaikivalt ka kosmoselendude ajal. Pärast ülaltoodud juhtumit oli NASA aga nördinud astronautide sellise hoolimatuse pärast, et agentuur otsustas selle kosmosereise puudutava reegli ametlikuks muuta.

Kunagine astronaut Mike Mallane ütles kunagi, et astronaudid jõid enne lendu alkoholi, et keha dehüdreerida (alkohol dehüdreerib), et lõpuks vähendada põie koormust ega tahtnud äkitselt startimise ajal tualetti kasutada.

Kosmosemissioonide ohtude hulgas oli oma koht ka psühholoogiline aspekt. Skylab 4 kosmosemissiooni ajal olid astronaudid kosmoselendude juhtimiskeskusega suhtlemisest nii "väsinud", et lülitasid raadioside peaaegu üheks päevaks välja ja ignoreerisid NASA sõnumeid. Pärast seda juhtumit üritavad teadlased tuvastada ja käsitleda võimalikke negatiivseid psühholoogilisi mõjusid, mis võivad tekkida stressirohkematest ja pikematest Marsi-missioonidest.

Unepuudus ja unerohtude kasutamine

Kümme aastat kestnud uuring on näidanud, et astronaudid ei maga viimastel nädalatel enne starti ega kosmosemissioonide alguses piisavalt. Kolm küsitletutest neljast tunnistasid, et kasutasid uinumist soodustavaid ravimeid, kuigi selliste ravimite kasutamine võib kosmoselaevaga lennates ja muude seadmetega töötamisel olla ohtlik. Kõige ohtlikum olukord sel juhul võib olla see, kui astronaudid võtsid samal ajal sama ravimit. Sel juhul võivad nad kiiret lahendust vajava hädaolukorra ajal selle lihtsalt üle magada.

Hoolimata asjaolust, et NASA määras igale astronaudile magama vähemalt kaheksa ja pool tundi päevas, puhkasid enamik neist missioonide ajal iga päev vaid umbes kuus tundi. Selle kehakoormuse raskust suurendas asjaolu, et viimase kolme kuu jooksul enne lendu treenitud inimesed magasid vähem kui kuus ja pool tundi ööpäevas.

"Tulevased missioonid Kuule, Marsile ja mujale nõuavad tõhusamaid meetmeid unepuuduse kõrvaldamiseks ja inimese jõudluse optimeerimiseks kosmoselennul," ütles vanemteadur dr Charles Kzeiler.

„Need meetmed võivad hõlmata nii töögraafiku muutmist, mis viiakse läbi, võttes arvesse inimese kokkupuudet teatud valguslainetega, kui ka muudatusi meeskonna käitumisstrateegias mugavamaks uneseisundisse sisenemiseks. on tervise, jõu ja hea tuju taastamiseks järgmisel päeval hädavajalik.

Kuulmiskaotus

Uuringud on näidanud, et alates kosmosesüstiku missioonide ajast on mõned astronaudid kogenud ajutist märkimisväärset ja vähem olulist kuulmiskaotust. Neid märgiti kõige sagedamini siis, kui inimesed puutusid kokku kõrgete helisagedustega. Ka Nõukogude kosmosejaama Saljut-7 ja Vene Mira meeskonnaliikmetel tekkisid pärast Maale naasmist kerged või väga olulised kuulmiskahjustused. Jällegi, kõigil neil juhtudel oli osalise või täieliku ajutise kuulmiskaotuse põhjuseks kokkupuude kõrgete helisagedustega.

Rahvusvahelise kosmosejaama meeskond on kohustatud iga päev kandma kõrvatroppe. Müra vähendamiseks ISS-i pardal tehti muuhulgas ettepanek kasutada jaama seinte sees spetsiaalseid heliisolatsiooni tihendeid, samuti vaiksemate ventilaatorite paigaldamist.

Kuid lisaks mürataustale võivad kuulmislangust mõjutada ka muud tegurid: näiteks atmosfääri seisund jaama sees, koljusisese rõhu tõus ja süsihappegaasi taseme tõus jaama sees.

2015. aastal kavatseb NASA ISS-i meeskonna abiga hakata uurima võimalikke viise, kuidas vältida kuulmislanguse tagajärgi üheaastaste missioonide ajal. Teadlased tahavad näha, kui kaua saab neid mõjusid vältida, ja välja selgitada kuulmislangusega seotud vastuvõetava riski. Katse põhiülesanne on kindlaks teha, kuidas kuulmislangust täielikult minimeerida, mitte ainult konkreetse kosmosemissiooni ajal.

Kivid neerudes

Ühel kümnest inimesest Maal tekib varem või hiljem neerukiviprobleem. See küsimus muutub aga astronautide puhul palju teravamaks, sest kosmoses hakkavad keha luud kasulikke aineid kaotama isegi kiiremini kui Maal. Keha sees erituvad soolad (kaltsiumfosfaat), mis tungivad vereringesse ja kogunevad neerudesse. Neid sooli saab tihendada ja need võivad olla kivide kujul. Samal ajal võib nende kivide suurus varieeruda mikroskoopilistest kuni üsna tõsiste - kuni kreeka pähkli suuruseni. Probleem on selles, et need kivid võivad blokeerida veresooni ja muid voolusid, mis toidavad elundit või eemaldavad neerudest liigseid aineid.

Astronautide jaoks on risk neerukivide tekkeks ohtlikum, sest mikrogravitatsiooni tingimustes võib vere hulk kehas väheneda. Lisaks ei joo paljud astronaudid päevas 2 liitrit vedelikku, mis omakorda võib tagada nende keha täieliku niisutuse ja takistada kivide stagnatsiooni neerudes, eemaldades nende osakesed koos uriiniga.

Märgitakse, et vähemalt 14 Ameerika astronautil tekkis neerukividega probleem peaaegu kohe pärast kosmosemissioonide lõpetamist. 1982. aastal registreeriti Nõukogude jaama Saljut-7 meeskonnaliikmel ägeda valu juhtum. Kosmonaut kannatas kaks päeva tugevate valude käes, samal ajal kui tema kaaslasel ei jäänud muud üle, kui kolleegi kannatusi abitult pealt vaadata. Algul mõtlesid kõik ägedale pimesoolepõletikule, kuid mõne aja pärast tuli koos kosmonaudi uriiniga välja väike neerukivi.

Teadlased on väga pikka aega välja töötanud spetsiaalset lauaarvuti suurust ultraheliaparaati, mis suudab tuvastada neerukive ja neid helilainete impulsside abil eemaldada. Tundub, et Marsi kõrval laeva pardal võiks selline asi kindlasti kasuks tulla …

Kopsuhaigus

Hoolimata asjaolust, et me ei tea veel kindlalt, milliseid negatiivseid tervisemõjusid võib teistelt planeetidelt või asteroididelt pärinev tolm põhjustada, on teadlased siiski teadlikud väga ebameeldivatest tagajärgedest, mis võivad avalduda kuutolmuga kokkupuutel.

Tolmu sissehingamise kõige tõsisem mõju on tõenäoliselt kopsudele. Uskumatult teravad kuutolmu osakesed võivad aga tõsiselt kahjustada mitte ainult kopse, vaid ka südant, tekitades samal ajal terve hunniku erinevaid vaevusi alates raskest elundipõletikust ja lõpetades vähiga. Näiteks võib asbest põhjustada sarnaseid tagajärgi.

Teravad tolmuosakesed võivad kahjustada mitte ainult siseorganeid, vaid põhjustada ka põletikku ja marrastusi nahal. Kaitseks on vaja kasutada spetsiaalseid mitmekihilisi kevlarilaadseid materjale. Kuutolm võib kergesti kahjustada silmade sarvkesta, mis omakorda võib olla kõige tõsisem hädaolukord inimestele kosmoses.

Teadlased märgivad kahetsusega, et nad ei suuda Kuu pinnast modelleerida ega viia läbi kõiki vajalikke teste, et teha kindlaks Kuu tolmu mõju kehale. Üks raskusi selle probleemi lahendamisel on see, et Maal ei ole tolmuosakesed vaakumis ega puutu pidevalt kokku kiirgusega. Ainult täiendavad uuringud tolmu kohta otse Kuu enda pinnal, mitte laboris, võivad anda teadlastele vajalikke andmeid, et töötada välja tõhusad kaitsemeetodid nende pisikeste mürgiste tapjate vastu.

Immuunsüsteemi ebaõnnestumine

Meie immuunsüsteem muutub ja reageerib kõikidele, isegi kõige väiksematele muutustele meie kehas. Unepuudus, toitainete ebapiisav tarbimine või isegi tavaline stress võivad meie immuunsüsteemi nõrgendada. Aga see on Maal. Immuunsüsteemi muutus kosmoses võib lõpuks muutuda külmetushaiguseks või kaasa tuua potentsiaalse ohu palju tõsisemate haiguste tekkeks.

Kosmoses ei muutu immuunrakkude jaotus organismis kuigi palju. Palju suuremat ohtu tervisele võivad põhjustada muutused nende rakkude toimimises. Kui raku funktsioneerimine langeb, saab taas äratada inimese organismis juba allasurutud viirused. Ja seda peaaegu salaja, ilma haiguse sümptomite ilmnemiseta. Kui immuunrakud muutuvad aktiivsemaks, reageerib immuunsüsteem stiimulitele üle, põhjustades allergilisi reaktsioone ja muid kõrvalmõjusid, näiteks nahalööbeid.

"Asjad nagu kiirgus, mikroobid, stress, mikrogravitatsioon, unehäired ja isegi isolatsioon võivad kõik mõjutada meeskonnaliikmete immuunsüsteemi tööd," ütleb NASA immunoloog Brian Krushin.

"Pikaajalised kosmosemissioonid suurendavad astronautide infektsioonide, ülitundlikkuse ja autoimmuunprobleemide riski."

Immuunsüsteemi probleemide lahendamiseks kavatseb NASA kasutada uusi kiirgusvastase kaitse meetodeid, uut lähenemist tasakaalustatud toitumisele ja meditsiinile.

Kiirgusohud

Praegune väga ebatavaline ja väga pikaajaline päikeseaktiivsuse puudumine võib kaasa aidata ohtlikele muutustele kosmose kiirgustasemes. Midagi sellist pole juhtunud peaaegu viimase 100 aasta jooksul.

"Kuigi sellised sündmused ei pea tingimata olema pikkade Kuu, asteroidide või isegi Marsi missioonide peatamiseks, on galaktiline kosmiline kiirgus ise tegur, mis võib piirata nende missioonide kavandatud ajastust," ütleb Nathan Schwadron instituudist. ookeani- ja kosmoseuuringud.

Sellise kokkupuute tagajärjed võivad olla väga erinevad, ulatudes kiirgushaigusest ja lõpetades vähi tekke või siseorganite kahjustusega. Lisaks vähendab ohtlik taustkiirguse tase kosmoselaeva kiirguskaitse efektiivsust umbes 20 protsenti.

Vaid ühel Marsi-missioonil võib astronaut kokku puutuda 2/3 ohutust kiirgusdoosist, millega inimene võib halvimal juhul kogu elu jooksul kokku puutuda. See kiirgus võib põhjustada muutusi DNA-s ja suurendada vähiriski.

"Kui rääkida kumulatiivsest annusest, siis see on sama, mis teha keha täielikku CT-skannimist iga 5-6 päeva järel," ütleb teadlane Carey Zeitlin.

Kognitiivsed probleemid

Kosmoses viibimise oleku simuleerimisel on teadlased avastanud, et isegi väikestes annustes kokkupuude tugevalt laetud osakestega paneb laborirotid ümbritsevale palju aeglasemalt reageerima ja seda tehes muutuvad närilised ärrituvamaks. Rottide vaatlus näitas ka muutust nende aju valgu koostises.

Teadlased märgivad aga kiiresti, et mitte kõik rotid ei näidanud sama mõju. Kui see reegel kehtib astronautide kohta, võiksid nad teadlaste sõnul tuvastada bioloogilise markeri, mis näitab ja ennustab nende mõjude varajast avaldumist astronautidel. Võib-olla võimaldaks see marker isegi leida viisi kiirgusega kokkupuute negatiivsete mõjude vähendamiseks.

Alzheimeri tõbi on tõsisem probleem.

"Kiirgustasemega kokkupuude, mis on samaväärne inimestega Marsile lennu ajal kogetavaga, võib aidata kaasa kognitiivsete probleemide tekkele ja kiirendada muutusi ajufunktsioonis, mida kõige sagedamini seostatakse Alzheimeri tõvega," ütleb neuroloog Kerry O'Banion.

"Mida kauem olete kosmoses, seda suurem on risk haigestuda."

Üks lohutav fakt on see, et teadlased on juba suutnud uurida üht kõige kahetsusväärsemat kiirgusega kokkupuute stsenaariumi. Nad avaldasid laborihiired korraga sellisele kiirgustasemele, mis oleks iseloomulik kogu Marsi-missiooni ajale. Marsile lendavad inimesed omakorda puutuvad kolme lennuaasta jooksul kokku mõõdetud doosiga kiirgusega. Teadlased usuvad, et inimkeha suudab selliste väikeste annustega kohaneda.

Lisaks märgitakse, et plastik ja kergmaterjalid võivad pakkuda inimestele tõhusamat kiirguskaitset kui praegu kasutatav alumiinium.

Nägemise kaotus

Mõnel astronaudil tekivad pärast kosmoses viibimist tõsised nägemishäired. Mida kauem kosmosemissioon kestab, seda tõenäolisem on selliste kohutavate tagajärgede võimalus.

Vähemalt 300 Ameerika astronaudist, kes on alates 1989. aastast läbinud meditsiinilise läbivaatuse, on nägemisprobleeme olnud 29 protsendil kahenädalastel kosmosemissioonidel kosmoses viibinud inimestest ja 60 protsendil inimestest, kes on töötanud rahvusvahelises kosmosejaamas mitu kuud. …

Texase ülikooli arstid tegid ajuskaneeringu 27 astronaudile, kes olid kosmoses viibinud üle kuu. 25 protsendil neist täheldati ühe või kahe silmamuna anteroposterioorse telje mahu vähenemist. See muutus viib kaugnägelikkuseni. Jällegi märgiti, et mida kauem inimene kosmoses viibib, seda tõenäolisem on see muutus.

Teadlased usuvad, et seda negatiivset mõju saab seletada vedeliku tõusuga pähe rände tingimustes. Sel juhul hakkab tserebrospinaalvedelik kolju kogunema ja koljusisene rõhk tõuseb. Vedelik ei saa luust läbi imbuda, mistõttu hakkab see tekitama survet silmade siseküljele. Teadlased pole veel kindlad, kas see mõju enam kui kuueks kuuks kosmosesse saabuvate astronautide puhul väheneb. Siiski on üsna ilmne, et see tuleb välja selgitada enne, kui inimesed Marsile saadetakse.

Kui probleemi põhjustab ainult koljusisene rõhk, siis oleks üks võimalikest lahendustest luua kunstliku gravitatsiooni tingimused iga päev kaheksa tundi, samal ajal kui astronaudid magavad. Siiski on veel vara öelda, kas see meetod aitab või mitte.

"Selle probleemiga tuleb tegeleda, sest vastasel juhul võib see osutuda pika kosmosereisi võimatuse peamiseks põhjuseks," ütleb teadlane Mark Shelhamer.

Nullgravitatsioon tapab aju

Pikaajaline nullgravitatsioonis viibimine kosmoses võib põhjustada tõsiseid muutusi ajus, avastasid Siberi teadlased orbiidil viibinud hiirte seisundit uurides.

Tulemused võimaldavad luua süsteeme kaaluta oleku negatiivse mõju ennetamiseks ja korrigeerimiseks astronautide organismile. Saadud andmetest puudutab kõige huvitavam dopamiinisüsteemi. Nägime, et selle võtmegeenide ekspressioon väheneb pärast kuu aega orbiidil viibimist. See viitab sellele, et aju dopamiinisüsteem, mis tavaliselt vastutab tegevuste peene koordineerimise eest, ja üldiselt - liigutuste kontrollimiseks, degradeerub.

Pikemas perspektiivis võib selline muutus viia parkinsonismilaadse seisundi väljakujunemiseni. Sest kui teie dopamiini sünteesiva ensüümi ekspressioon väheneb, väheneb ka neurotransmitteri enda tase ja lõpuks tekib motoorne defitsiit, "- tsiteerib Föderaaluuringute Neurogenoomika Käitumise Laboratooriumi teadlane. Keskuse tsütoloogia ja geneetika instituut SB RAS, Anton Tsybko, ametlik väljaanne SB RAS "Teadus Siberis" Vaata ka Mehitatud transpordivahendi Sojuz TMA-17M käivitamine.

Lisaks märkis teadlane muutusi teises äärmiselt olulises ajustruktuuris - hüpotalamuses. Siin leiti apoptoosi (programmeeritud raku "enesetapp") tunnused, mis on tõenäoliselt põhjustatud mikrogravitatsioonist. See on juba kinnitust leidnud: nii orbiidil kui ka Maal – kaaluta olekut simuleerivates katsetes – suureneb neuronite apoptoos. "See on täis ainevahetuse üldist halvenemist ja palju muud. Arvestades, et nullgravitatsiooni korral on keha juba rünnaku all, võib igasugune muudatus selle toimimises halvemaks viia üsna tõsiste tagajärgedega," selgitas Tsybko.

Teadlased märkisid, et õnneks ei ole need muutused surmavad ning füüsiline aktiivsus takistab nende toimumist täielikult. Loomadel taastub füüsiline aktiivsus nädalaga. Aju hakkab taas kogunema kaotatud aega, serotoniini, dopamiini tase normaliseerub üsna kiiresti. Kuu aja jooksul ei ole neurodegeneratsioonil aega tekkida.

Hiirte kosmosesse viimine pikemaks ajaks tundub endiselt problemaatiline. Füüsiline kasvatus on kosmonautide päästmine Uuring viidi läbi laborihiirtega, kes tegid 30-päevase kosmosereisi biosatelliidil Bion-M1. Teadlased märgivad, et hiirte anatoomia ja füsioloogia on paljuski sarnased inimese omaga, meie genoomid langevad kokku 99%, seega on lineaarsed hiired sobivaimad objektid kaaluta olekuga kohanemise mehhanismide uurimiseks. Siiski on oluline erinevus: erinevalt hiirtest suudavad astronaudid end teadlikult liikuma sundida, nad treenivad rohkem kui neli tundi päevas, mis tähendab, et nad stimuleerivad aju motoorseid keskusi ja vähendavad dopamiini kahjustamise ohtu. süsteem.

Kui aga viibid orbiidil vähemalt kaks nädalat ega tee mingeid erilisi füüsilisi harjutusi, siis Maale naastes osutub olukord väga raskeks ja vajalik on pikk taastusravi. "Bion" on TsSKB-Progressi poolt välja töötatud Nõukogude ja Venemaa kosmoselaevade sari, mis on mõeldud bioloogilisteks uuringuteks. 11 lennu jooksul viidi nendega läbi katseid 212 roti, 12 ahvi ja paljude teiste loomadega. Satelliit Bion-M1 saadeti orbiidile 19. aprillil 2013 ja naasis Maale kuu aega hiljem.

Lisaks hiirtele olid pardal Mongoolia liivahiir, geko-sisalikud, kalad, magevee- ja viinamarjade teod, puumardika vastsed, mikroorganismid, vetikad, samblikud ja mõned kõrgemad taimed. Tänaseks on Bion-M1 eksperiment lõppenud. Bion-M2 on kavas käivitada lähiaastatel.