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…

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.

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.

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…

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/