V rámci příprav dlouhodobých kosmických misí probíhá už více než padesát let výzkum zaměřený na problematiku dlouhodobého pobytu člověka v izolaci. Rozsáhlé poznatky z tzv. analogových kosmických misí, v rámci kterých se simuluje dlouhodobý pobyt v kosmické lodi, ale také např. z polárních expedic, či z pobytů v ponorkách a podvodních habitatech, nám nade vší pochybnost ukazují, že dlouhodobá sociální izolace má značný vliv nejen na lidskou psychiku, ale ovlivňuje doslova každý ze somatických systémů lidského organismu. Za ta léta výzkumu jsme získali poznatky, které zužitkujeme nejen v průběhu budoucích kosmických misí. Jako by to bylo řízení osudu, ale právě ve dnech vrcholící pandemie Covid – 19, kdy vlády celého světa podnikají bezprecedentní kroky k zamezení šíření viru a uzavírají milióny lidí do karantény, otevíráme archivy a databáze vědeckých časopisů, abychom se pokusili pochopit, jaký vliv má na člověka, a nebo skupinu lidí, dlouhodobá izolace.

Největší sociální experiment v dějinách…

Svět v současné době zažívá největší izolační experiment v historii. Ve snaze zpomalit šíření pandemie Covid-19 řada zemí po celém světě zavírá ekonomiky, školství i veřejný život. Vlády bezprecedentním způsobem nařídily karanténu a sociální distancování. Slovo „karanténa“ je odvozeno od slova „quaranta“ (čtyřicet). Jde o počet dnů, tedy dobu, po kterou byly ve 14. století u dubrovnického přístavu zadržovány lodě na volném moři než směli námořníci vstoupit na pevninu. Šlo o opatření, kteréhož účelem bylo zabránit zavlečení moru do města.

Nyní „naštěstí“ nejde o mor. Nicméně i covid-19 je nebezpečným onemocněním, které může závažným způsobem ohrozit zdraví i život, zvláště zranitelným skupinám obyvatelstva, jako jsou senioři, obézní lidé, lidé trpící celou řadou chronických onemocnění. Jde o onemocnění, které má tu schopnost velice rychle a v krátkém období zahltit lůžkovou kapacitu nemocnic a paralyzovat ekonomiku postižené země.

Co se s psychickou a fyzickou kondicí člověka děje od okamžiku, kdy mu do mobilního telefonu přijde sms, že byl pozitivně testován na coronavirus a že mu je nařízena karanténa? Tahle sms zpráva chodila v době, kdy začal vznikat tenhle článek, několika tisícům Čechů denně. My víme, že od prvního dne, kdy zůstaneme doma se v našem organismu začne odehrávat celá řada změn. O jaké změny jde? Odpověď na tuto otázku nám mohou dát i výsledky z mnoha let výzkumů, které byly a jsou realizovány v rámci kosmického výzkumu.

Na všechno sami, aneb historie izolačních experimentů…

První informace o změnách zdravotního a psychického stavu vědci získávali hlavně z polárních expedic. Nejvíce patrné bylo zejména zhoršení psychického stavu, které se projevovalo poruchami nálady, spánku a depresemi, které občas vyústily až v sebevražedné chování. Jsou známé také případy agresivního chování a násilí (vraždu nevyjímaje) mezi obyvateli polárních stanic.

Jeden z prvních experimentů, který zkoumal vliv izolace na fyzické a duševní zdraví, a také na práceschopnost skupiny lidí, byl experiment, který odstartoval v moskevském Institutu biomedicínských problémů (IBMP) 5. listopadu 1967 a trval jeden celý rok. Posádkou simulovaného kosmického letu byla trojice dobrovolníků, lékař a velitel German Anatolievič Manovcev, biolog Boris Anatolievič Ulybyšev a Andrej Nikolajevič Božko. Maketu kosmické lodě tvořila izolační komora, která se skládala z obytné části (24m²), kde se nacházely 3 palandy, stolek a veloergometr, a také ze skleníku (24m²).

Nešlo zdaleka o jediný experiment, zaměřený na izolaci skupiny lidí, který se v IBMP uskutečnil. Ústav se etabloval jako špičkové pracoviště, ve kterém se ve speciálních modulech testovaly systémy zajištění životních podmínek, řešení havarijních situací, komplexní prověrky palubních systémů. Nejznámějším experimentem, který se v institutu uskutečnil byl projekt MARS 500. Hlavní izolační fáze projektu trvala 520 dní a probíhala v letech 2010-2011. Šlo o mezinárodní projekt, jehož hlavním tématem byla problematika vlivu dlouhodobé izolace skupiny lidí při letu na Mars. Ještě před tímto projektem se v IBMP uskutečnily experimenty HUBES (Human Behaviour In Extended spaceflight) a SFINCSS (Simulation of the Flight of the International Crew on the Space Station). V současné době na půdě institutu probíhá experiment SIRIUS (Scientific International Research in Unique Terrestrial Station).

Izolační experimenty však nejsou zdaleka jen záležitostí sovětské/ruské kosmonautiky. V devadesátých letech byl pod vedením ESA realizován projekt ISEMSI (1990). 39 dní v izolaci bylo v norském Bergenu šest mužů. V roce 1992 byl v Kolíně nad Rýnem realizován projekt EXEMSI, v rámci kterého byli na šedesát dní izolováni tři muži a jedna žena. Tyto dva experimenty se odehrávaly v hyperbarických komorách potápěčských komplexů.

Ve spolupráci na těchto experimentech má tradici i česká věda. Dá se říci, že jí započal PhDr. Jaroslav Sýkora, který v roce 1988 v podzemní šachtě v Tišnově u Brna zrealizoval dnes již legendární experiment ŠTOLA88. Dvanáct dobrovolníků tehdy absolvovalo 21 denní simulovaný „let na Mars“. Od té doby se čeští vědci účastnili na většině výše jmenovaných experimentů, a na dalších projektech do dnešních dnů pracují.

Výzkum nejen pro kosmonautiku….

Zkoumání vlivu dlouhodobé izolace na skupiny lidí nám přináší velké množství velmi zajímavých  informací. Ty nemají zdaleka jen využití v rámci dlouhodobých kosmických misí. Také coronavirová pandemie vede u mnoha lidí k závažným psychickým potížím. Úzkostné poruchy, poruchy přizpůsobení, potíže se spánkem, deprese. Značná část obyvatelstva byla uvržena do sociální nejistoty a nouze, protože přišla o práci a mnoho lidí jen s velkými obtížemi snáší právě nucenou izolaci v rámci karantény. Nemožnost opustit sdílený prostor vede ke zvýšenému množství případů domácího násilí, zejm. ve formě útoků na ženy, partnerským krizím a konfliktům v rodinách.

To, jak se vyrovnáváme s dlouhodobou izolací a stresovou zátěží vyplývající z nejistoty, závisí na mnoha faktorech, jako je osobnost člověka, strategie zvládání krize, psychologická podpora, skupinová dynamika posádky (nebo jiné skupiny lidí) a samotná doba trvání mise, či jiné situace (dlouhodobý pobyt na polární stanici, v karanténě atp…). Izolace sama o sobě ještě nemusí mít nepříznivé účinky. Mezi odloučením a pocitem osamělosti je totiž rozdíl. Studie ukazují, že právě pocit osamělosti, který může se sociální izolací souviset, se projevuje stresovou reakcí, která probíhá prostřednictvím sympatického nervového systému a tzv. osy hypotalamus-hypofýza-nadledvinky. Co to znamená?

Ukázalo se, že osamělost vede ke chronickému zvyšování sympatického tonusu, oxidačnímu stresu a snižování protizánětlivé odpovědi organismu. Výzkumy poskytly četné důkazy toho, že stres, který je pocitem osamělosti vyvolán, vede k negativnímu ovlivnění imunitního systému a k poškozování mozku. Co se mozku týče, obzvláště k poškození náchylnou oblastí je tzv. hipokampus. Ten hraje klíčovou roli při tvorbě epizodické paměti, mapování prostorových vztahů a provádění navigačních úkolů. Z hlediska kosmonautiky je tento poznatek nesmírně důležitý, protože je to právě tato oblast mozku, kterou astronauti zapojují do činnosti při operacích jako je dokování kosmické lodi ke stanici, výstupy do volného kosmického prostoru a koneckonců i při běžné orientaci v prostorách kosmické stanice.

Zajímavé poznatky v tomto ohledu přinesl například výzkum, který byl realizován na německé polární stanici Neumayer III. Tam zkoumali vliv krátkodobé a dlouhodobé izolace na mozky hlodavců. Stres způsobený environmentální deprivací a sociální a fyzickou izolací vedl ke změnám ve fungování a stavbě mozku. Výzkumníci zjistili, že u zkoumaných hlodavců došlo ke zmenšení oblasti mozku, zvané gyrus dentatus. Další testování ukázalo, že zkoumaná zvířata vykazují menší výkonnost v testech prostorové orientace, a co je zajímavé, snížil se jejich výkon i ve schopnosti řešit konfliktní situace.

Zajímavé výsledky z Ruska…

Zajímavé výsledky získáváme také z analogu NEK (Nazemnyj Experimentalnyj Komplex), který se nachází v moskevském Institutu medicínsko-biologických problémů (IMBP). Je to právě to zařízení, ve kterém se odehrával známý experiment MARS 500 a celá řada dalších unikátních experimentů. Vědci zjistili, že v lidském mozku dochází během dlouhodobé izolace ke změnám oblastí mozkové tkáně, které integrují multisenzorické informace. V důsledku toho se snižuje rychlost reakcí (zaměření pozornosti) na sociální interakce ve skupině.

Vše je stále ve fázi výzkumu a řada věcí ještě není úplně objasněna, proto je nutné k interpretaci výsledků přistupovat opatrně. Lze však říci, že výsledky naznačují, že dlouhodobá sociální izolace a pobyt v omezeném prostoru ovlivňuje struktury mozku, které jsou zapojené do různých kognitivních procesů, včetně učení a paměti, prostorové orientace, sebekontroly, či plánování a řešení problémů.

Izolace versus imunitní systém…

Nejen Rusové, ale i vědci, jejichž výzkum je financován americkou NASA, přicházejí se zajímavými poznatky. Jedním z těchto poznatků je, že sociální izolace má vliv na hladiny cytokinů v hipokampu. Jde o proces, který má posléze vliv na imunitní systém člověka, a tedy následně na odolnost organismu nejen proti infekčním onemocněním, ale také proti onemocněním nádorovým. Imunitní systém je tedy tím, co udržuje tu kritickou hranici mezi zdravím a nemocí.

Výše popsané účinky psychologických faktorů a faktorů prostředí, mají vliv nejen na zdraví astronautů při dlouhodobých kosmických misích, nebo dobrodruhů na polárních expedicích, nebo participantů, kteří se účastní analogových studií. S chronickým psychickým stresem se dnes v dosud nevídaném rozsahu potýkáme my všichni, a to v souvislosti s pandemií Covidu-19. Z tohoto hlediska jsou pro nás nesmírně zajímavé výsledky studií, prováděných pod hlavičkou Evropské kosmické agentury (ESA), realizovaných v projektu „CHOICE“, které se zaměřují na vliv dlouhodobého pobytu v izolaci na polární stanici Concordia, na imunitní systém člověka. Doposud jsme měli jen velmi málo referenčních údajů. Výsledky výzkumů účinků pobytu v karanténě, spolu s výsledky studií šestiměsíční izolace lidí na polárních stanicích, nám však přinášejí velké množství nových informací.

Izolace, karanténa a mozek…

Desítky let vzniká v rámci kosmického výzkumu velké množství studijních materiálů, jako jsou skeny mozku pokusných subjektů v izolaci. Dnes vzniká podobný materiál, ale tentokrát v souvislosti s izolací lidí v rámci karantény. A tak, nečekaně a vlastně nechtěně dostáváme k dispozici zajímavý materiál ke srovnávání. Klademe si otázku… Jaký je vliv sociální izolace na plasticitu mozku? Poznatky z těchto výzkumů pak budeme moci využít nejen ve vývoji opatření proti vlivu izolace a monotonie v průběhu dlouhodobé kosmické mise. Bude je možné využít i pro pochopení a prevenci následků, spojených se sociální izolací v podmínkách na Zemi.

Například již ve starých záznamech o expedicích dobrodruhů a objevitelů se objevují zprávy o účincích izolace na člověka. V roce 1898 se například posádka belgické expedice, kterou vedl důstojník belgického královského námořnictva Baron Adrien Victor Joseph de Gerlache de Gomery, dostala do nezávidění hodné situace na antarktickém Bellinghausenově moři. Jejich loď spolu s posádkou uvízla v ledu a zůstala tam. Záznamy v deníku Fredericka Cooka, který byl jedním ze členů uvízlé posádky, lze pokládat za jeden z prvních popisů melancholie a rozvíjející se deprese u skupiny izolovaných lidí.

Cook se rozhodl nezáviděnihodnou situaci expedice Belgica řešit návrhem několika fyzických aktivit. Rozdělávání ohňů a různé činnosti kolem lodi měly za úkol smysluplně vyplňovat čas posádky a tak navozovat pozitivní náladu. Dnes již máme celou řadu vědeckých důkazů, potvrzujících důležitost fyzické aktivity. Nejde jen o sport. Obyčejná procházka, práce na zahradě i jiná smysluplná činnost má na správnou funkci mozku, kognitivní výkonnost, ale i na duševní zdraví obecně klíčový vliv. Pohyb a smysluplná duševní činnost je velmi důležitou součástí zvládání izolace během pandemie.

Moderní technologie pomáhají…

Mnoho let si vědci, kteří se podílí na výzkumu vlivu sociální izolace a dlouhodobého pobytu v omezeném, uzavřeném a nebezpečném prostředí, kladou otázku, zdali je vhodné k vyrovnání se s následky smyslové a sociální deprivace využít moderní technologie. Odpověď zní ano. V první řadě se nám přímo nabízí rozsáhlé možnosti využití technologií virtuální reality. Ta bude v budoucnu jistě hrát významnou roli. Jedním z konceptů je tzv. „virtuální okno“, které má za úkol zprostředkovat zážitek poznávání virtuálních světů, pohltit a aktivovat ozdravné mechanismy. Virtuální realita má velmi pozitivní účinky např. při léčbě úzkostných stavů, nebo PTSD (Posttraumatická stresová porucha).

Velmi zajímavý je také projekt tzv. „Hybridního tréningu“ (Hybrid Training – A Sensory Stimulation Countermeasure for Long Duration Space Exploration Missions). Jde o výzkumný projekt NASA, který kombinuje fyzické cvičení s využíváním rozšířené reality pomocí technologie VR. Bývalý astronaut Jay C. Buckey, který se zúčastnil např. letu raketoplánu Columbia STS-90 Neurolab, tedy mise, zaměřené na výzkum vlivu kosmického letu na nervový systém, se svým týmem pracuje na projektu s názvem Darmouth PATH program, v rámci kterého vyvíjí řadu svépomocných nástrojů, určených k úlevě od stresu, zlepšení nálady a udržování dobrých vztahů mezi členy posádek dlouhodobých kosmických misí, či jiných lidí, pobývajících dlouhou dobu v izolaci a uzavřeném prostředí. Výzkum je zaměřen také na to, zdali je tyto technologie možno využít též pro lidi, čelící emocionálnímu stresu kvůli Covidu-19.

Pod hlavičkou NASA probíhá také projekt, který nese jméno ANSIBLE (A Network of Social Interactions for Bilateral Life Enhancement), který využívá technologii virtuální reality a umělé inteligence k poskytování psychologické pomoci.

Jako ze sci-fi filmů působí projekt, který již našel své praktické uplatnění na palubě Mezinárodní kosmické stanice – CIMON, neboli Crew Interactive MObile companiON. Jde o virtuálního, hlasem ovládaného asistenta, kterého zkonstruovali odborníci z Německé kosmické agentury (DLR). Využívá umělou inteligenci k sociální interakci mezi lidmi a stroji a pomáhá astronautům na palubě ISS plnit nejrůznější rutinní úkoly. Místo kde žijeme, jak komunikujeme s ostatními, jak se cítíme… To všechno má vliv na funkci našeho nervového systému v těsné návaznosti na náš systém imunitní.

Je to právě synergické působení kombinace různých medicínských a psychologických metod, využívání možností, které nám nabízí výživa, pravidelné cvičení a přiměřený odpočinek, co má pozitivní vliv na člověka, který v budoucnu bude čelit výzvám dlouhodobých kosmických misí. Nyní probíhá velice intenzivní výzkum dopadů nejen samotného onemocnění covid-19, ale také všech psycho-socio-ekonomických dopadů na lidské životy. Vliv izolace, omezené sociální interakce a dopadů zvýšené stresové zátěže miliónů lidí nám poskytne unikátní data, která nám pomohou hlouběji chápat člověka, jako tvora sociálního, včetně možností a limitů adaptačních mechanismů, které člověk má.

Věda pro astronauty i pro lidi na Zemi…

Rozsáhlá spolupráce mezi vědci zabývajícími se výzkumem v oblasti pilotovaných kosmických letů a vědci z běžného pozemského klinického výzkumu, a také z výzkumu základního ve svém důsledku přináší konkrétní, široce využitelné poznatky, přímo vedoucí k inovacím např. v léčbě a péčí o nemocné. Jako příklad si můžeme uvést např. bed-rest studie. Ty slouží jako vysoce standardizovaný model pro studium vlivu dlouhodobého upoutání člověka na lůžko a vlivu imobilizace na jeho organismus. Poznatky lze využít v péči o dlouhodobě nemocné, o lidi s potížemi v oblasti pohybového aparátu, či kardiovaskulárními onemocněními.

Sledování zdraví astronautů si vyžaduje vývoj nových technologií, u kterých jsou kladeny nároky na jejich nízkou hmotnost, malé rozměry, neinvazivitu a jednoduchost v použití. V kosmických laboratořích tak vznikají technologie, které posléze slouží i běžným pacientům na Zemi. Jako příklad lze jmenovat například pokročilou technologii měření tělesné teploty jádra lidského těla. Tato technologie byla testována v rámci tzv. analogových studiích (simulacích v rámci kterých se testují různé aspekty kosmických letů), aby posléze byla využita na palubě ISS. Nyní je tato metoda využívaná pro běžné pacienty na Zemi, a to v monitoringu zdravotního stavu pacientů se závažnými infekcemi, nebo v pooperační péči.

Nové poznatky pro budoucnost člověka na Zemi i ve vesmíru…

Pandemie Covid-19 si vynutila nedobrovolnou izolaci milionů lidí po celém světě. To s sebou přineslo zcela mimořádnou situaci, která zasáhla doslova do všech sfér lidského života. My se v kosmonautice snažíme na člověka dívat jako na biopsychosociální bytost. Už dnes je jasné, že poznatky, které získáme z výzkumů v oblasti dlouhodobých kosmických letů a následků opatření, přijatých za účelem potlačení pandemie Covid-19, budou mít své využití jak v kosmonautice, tak také v medicíně, psychologii, sociálních vědách, ekonomii, ale třeba i v aplikované etice. Jde o účinky pobytu v sociální a fyzické izolaci na mozek, imunitu, lidské chování, rozhodování v situacích neurčitosti a rizika. Jde o strategie zvládání nouzových a stresových situací. Jde o problematiku hospodaření se vzácnými zdroji v podmínkách nedostatku. Odpovědi na otázky, které nám přináší výzkum problematiky přežití člověka ve vesmíru, a zvládání krize spojené s pandemií Covid-19, budou sehrávat důležitou úlohu ve snahách o přežití člověka jako druhu na Zemi i ve vesmíru.

Zdroje informací:
https://www.nature.com/
https://www.esa.int/
https://en.wikipedia.org/
https://ct24.ceskatelevize.cz/
https://plus.rozhlas.cz/

Zdroje obrázků:
https://cmsw.mit.edu/angles/2019/wp-content/uploads/2019/08/Lead-image.png
https://simple.wikipedia.org/…/media/File:COVID-19_Nurse_(cropped).jpg
http://www.esa.int/…/Mars500/Mars500_study_overview
https://en.wikipedia.org/…/media/File:Neumayer_Station_Antarctica_2009-12_2.jpg
https://library.osu.edu/site/frederickcook/files/2018/01/Cook34_7a.jpg
https://blogs.esa.int/alexander-gerst/2018/11/16/alexander-welcomes-cimon/
https://www.nasa.gov/…/thumbnails/image/iss028e048088_isolation_story.png