Nachteile des Zustands der Schwerelosigkeit für den Menschen. Der Einfluss der Schwerelosigkeit auf lebende Organismen. Schwerelosigkeit ist ein Zustand, in dem die Wechselwirkungskraft zwischen einem Körper und einer Unterlage (Körpergewicht) in Verbindung mit Gravitationskräften entsteht. Evolutionärer Ausflug oder Fuß fassen

Jedes Mal, wenn wir stolpern und fallen, verfluchen wir die Schwerkraft mit den allerletzten Worten, aber in einem Zustand der Schwerelosigkeit hat es ein Mensch auch schwer. Die Folgen der Schwerelosigkeit für den Menschen sind sehr erheblich.

Auswirkungen auf das Wachstum

Eines der interessanten Merkmale der Wirkung der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper ist die Steigerung des Wachstums. Durch die Schwerelosigkeit werden die Muskeln, die für den festen Sitz der Wirbel aneinander sorgen, geschwächt, das Muskelkorsett verkümmert allmählich und die Wirbelsäule verliert ihre natürlichen Krümmungen. Um diese Auswirkungen zu minimieren, tragen Astronauten auf der Raumstation spezielle Pinguin-Anzüge, die die Muskulatur stärken und mit speziellen eingebauten Stoßdämpfern den Bewegungsapparat belasten.
Im Durchschnitt wachsen Astronauten bei der Arbeit im Weltraum um 3-5 cm. Dies führt zu gewissen Schwierigkeiten. Tatsache ist, dass für den Rücktransport der Astronauten zur Erde eine Stütze in der Landekapsel eingebaut wird, die für jeden Astronauten individuell und auf den Millimeter genau gegossen wird. Wenn die Größe der Stütze nicht der Körpergröße des Astronauten entspricht, kann dies seine Sicherheit gefährden. In einem Interview mit Rossiyskaya Gazeta sprach Valery Bogomolov darüber, wie der ISS-30-Flugingenieur Anatoly Ivanishin einst schnell Überhöhen beseitigen musste. Und das ist kein Einzelfall.

Altern

Schwerelosigkeit beeinflusst auch den Alterungsprozess des Körpers. , veröffentlicht im August letzten Jahres in der Fachzeitschrift FASEB, zeigte, dass die beschleunigte Alterung unter Bedingungen der Schwerelosigkeit nicht einmal mit den Prozessen zusammenhängt, die im Bewegungsapparat ablaufen, sondern mit den Endothelzellen, die alle menschlichen Blutgefäße von innen auskleiden.
Unter Schwerelosigkeitsbedingungen sind sie starkem oxidativem Stress ausgesetzt, der Entzündungsprozesse beschleunigt und den Alterungsprozess beschleunigt. All dies wirkt sich direkt auf das menschliche Herz-Kreislauf-System aus.

Der Chefredakteur des FASEB-Magazins, Herald Weismann, sagte, dass sich der Mensch unter Bedingungen der Schwerkraft entwickelt habe, die zur Regulierung biologischer Prozesse genutzt werde. Ohne Schwerkraft, betonte Weissmann, gehe Gewebe verloren und altere schnell.

Schwerelosigkeit und Knochen

Schwerelosigkeit wirkt sich nachteilig auf den Zustand der menschlichen Knochen aus; Knochen verlieren Kalzium und kollabieren allmählich. Während eines Monats in der Schwerelosigkeit kann die Knochenmasse eines Astronauten um 1–2 % abnehmen. Dies geschieht aufgrund einer Verletzung des Phosphorstoffwechsels und auch aufgrund der Tatsache, dass der Körper keine Unterstützung benötigt und die Produktion von Knochenmaterial praktisch eingestellt wird. Dieses Syndrom wird kosmische Osteopathie genannt.

Es muss auch gesagt werden, dass sich überschüssiges Kalzium im Blut negativ auf die Nieren auswirken kann. Glücklicherweise gewinnen Astronauten bei der Rückkehr zur Erde wieder an Knochenmasse zurück, doch ein langer Aufenthalt in der Schwerelosigkeit kann fatale Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben. So kann ein Astronaut während einer dreijährigen Reise zum Mars bis zu 50 % seiner Knochenmasse verlieren, zur Erde zurückkehren und sich nicht mehr erholen können.

rundes Herz

Wenn wir über Muskelatrophie im Weltraum sprechen, müssen wir über den Hauptmuskel des Körpers sprechen – das Herz. Darüber hinaus führte die NASA vor nicht allzu langer Zeit eine Studie durch, die sehr interessante Ergebnisse lieferte. Es stellte sich heraus, dass das Herz nicht nur schwächer wird und an Volumen abnimmt, sondern auch... runder wird. Während der Studie untersuchten NASA-Kardiologen die Herzen von 12 Astronauten, die auf der ISS arbeiteten. Die Analyse der Bilder ergab, dass das Herz unter Bedingungen der Schwerelosigkeit um 9,4 % gerundet ist. Bei der Rückkehr zur Erde nimmt das Herz jedoch innerhalb von sechs Monaten wieder seine normale Form an und nimmt seine „irdische“ Aktivität wieder auf. Um sich den Rückgang der Herzaktivität vorzustellen, reicht es zu sagen, dass das Liegen auf einem Bett für eineinhalb Monate einer Arbeit in der Schwerelosigkeit für eine Woche entspricht.

Du wirst nicht weinen

Wie Sie bereits verstehen, ähnelt das Leben in der Schwerelosigkeit nicht gerade einem Märchen, aber wenn sich ein Mensch auf der Erde durch einfaches Weinen psychische Erleichterung verschaffen kann, dann ist dies im Zustand der Schwerelosigkeit unmöglich. Die Tränen werden nicht nur nicht fließen, sie werden auch nicht aus deinen Augen verschwinden. Tränenkügelchen verbleiben im Inneren und beeinträchtigen nicht nur die Sicht, sondern verschlimmern sie auch und verursachen ein brennendes Gefühl. Um überschüssige Feuchtigkeit aus den Augen zu entfernen, verwenden Astronauten spezielle „Schaufeln“.

Staat St. Petersburg

Technologisches Institut

(Technische Universität)

Abteilung für Chemie und Technologie von Materialien und Sorptionsprodukten

Fakultät 5

Gruppe 5673

Zusammenfassung zum Thema:

„Der Einfluss der Schwerelosigkeit auf den physiologischen Zustand des Körpers“

Geprüft von: Grigorieva L.V.

Abgeschlossen von: Alekseeva E.I.

Sankt Petersburg

2011

Einleitung…………………………………………………………………………….3

Untersuchung der Wirkung der Schwerelosigkeit auf den Körper……………………………..4

Die Wirkung der Schwerelosigkeit auf den Körper……………………………………….7

Referenzen……………………………………………………………………...13

Einführung.

Wir leben im Zeitalter der Anfänge der Weltraumforschung, im Zeitalter der Raumschiffflüge um die Erde, zum Mond und zu anderen Planeten des Sonnensystems. Das Wort Schwerelosigkeit selbst bedeutet, dass der Körper kein Gewicht hat, das heißt, er drückt nicht auf die Unterlage und dehnt die Aufhängung nicht. Der Grund für die Schwerelosigkeit liegt darin, dass die Kraft der universellen Schwerkraft (die gegenseitige Anziehung aller Körper im Universum) dem Körper und seinem Träger gleiche Beschleunigungen verleiht. Daher befindet sich jeder Körper, der sich nur unter dem Einfluss der universellen Schwerkraft bewegt, in einem Zustand der Schwerelosigkeit.

Eine Person erlebt längere Schwerelosigkeit im Weltraum, in einem Raumschiff oder auf einer Orbitalstation. Schwerelosigkeit ist der Hauptunterschied zwischen Weltraumleben und irdischem Leben. Es beeinflusst alles: Durchblutung, Atmung, Stimmung, physiologische und biologische Prozesse. Schwerelosigkeit ist ein einzigartiges Phänomen der Raumfahrt. Schwere ist die zuverlässigste Eigenschaft, die jedes Objekt auf der Erde besitzt. Schwere ist etwas, das die Natur gleichmäßig verteilt hat: gleichmäßig für jede Masseneinheit. Während des gesamten Orbitalfluges befinden sich Astronauten in einem Zustand der Schwerelosigkeit. Sie gehen nicht mehr, sondern schwimmen und stoßen sich wie von einer Stütze, von Wänden oder von geerdeten Gegenständen ab. Astronauten können, bildlich gesprochen, an der Decke laufen. Es gibt keine Anziehungskraft, der Körper wird ungewöhnlich leicht und auch das Blut wird schwerelos.

Trotz der scheinbaren Leichtigkeit ist die Fortbewegung in der Schwerelosigkeit keine leichte Aufgabe. Wenn Sie sich in der Schwerelosigkeit befinden, strömen Ihnen Blut und Flüssigkeit in den Kopf. Der Kopf ist schwer, die Nase ist verstopft, die Augen sind rot, es ist schwer zu denken. Nach einem langen Flug in der Schwerelosigkeit erfährt der Körper des Astronauten einen plötzlichen Übergang zu hohen Überlastungen, die durch die Aktivierung des Bremssystems des Schiffes verursacht werden. Ein längerer Aufenthalt in der Schwerelosigkeit wirkt sich negativ auf die Gesundheit eines Astronauten aus. Die Auswirkung der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper ist noch nicht vollständig geklärt.

Untersuchung der Wirkung der Schwerelosigkeit auf den Körper.

Die ersten wissenschaftlichen und theoretischen Entwicklungen zu Fragen im Zusammenhang mit der Bewertung des möglichen Einflusses der Abwesenheit der Schwerkraft auf den menschlichen Körper wurden von K. E. Tsiolkovsky (1883, 1911, 1919) durchgeführt. In den Werken dieses herausragenden Wissenschaftlers, der als „Vater der Raumfahrt“ gilt, wird davon ausgegangen, dass sich in der Schwerelosigkeit die Motorik und die räumliche Orientierung verändern, es zu illusorischen Empfindungen der Körperhaltung, Schwindel und Blutströmen in den Kopf kommen kann. Eine langfristige Abwesenheit der Schwerkraft kann seiner Meinung nach nach und nach zu einer Veränderung der Form lebender Organismen, zum Verlust oder zur Umstrukturierung bestimmter Funktionen und Fähigkeiten führen. Tsiolkovsky zog Analogien zwischen dem Zustand der Schwerelosigkeit und den Bedingungen, denen ein Mensch auf der Erde ausgesetzt ist (Eintauchen in Wasser, Aufenthalt im Bett). Er wies insbesondere darauf hin, dass, da das ständige Liegenbleiben für gesunde Menschen schädlich sein kann, in einer „Umgebung ohne Schwere“ mit der Entwicklung ähnlicher Störungen zu rechnen sei. Und obwohl der Autor die Möglichkeit annahm, einen Menschen an diesen Zustand anzupassen, sah er „für alle Fälle“ die Notwendigkeit voraus, aufgrund der Rotation des Raumfahrzeugs künstliche Schwerkraft zu erzeugen. Tsiolkovskys Arbeiten haben im Wesentlichen die Hauptrichtungen der experimentellen Forschung zum Einfluss der Schwerelosigkeit auf biologische Objekte (Untersuchung sensorischer, motorischer, vegetativer Reaktionen) vorgegeben und die Ausgangspunkte festgelegt, die zum Verständnis der Mechanismen des Auftretens bestimmter Veränderungen der Bedingungen der Schwerelosigkeit erforderlich sind , und ermittelte den radikalsten Weg zur Prävention dieser Art von Störung und zeigt Möglichkeiten zur Simulation der Schwerelosigkeit unter Bodenbedingungen auf.

In unserem Land wurden in großem Umfang experimentelle Arbeiten mit Laborsimulation der Schwerelosigkeit (Eintauchen in Wasser, Verharren in horizontaler Position, eingeschränkte Mobilität) durchgeführt. Bei dieser Art von Experimenten werden Effekte untersucht, die durch eine Abnahme der Stärke und Abwesenheit von Schwankungen des hydrostatischen Blutdrucks, eine Abnahme der Gewichtsbelastung auf Stützstrukturen, einen Zustand körperlicher Inaktivität, also solche Faktoren, deren Bedeutung in Die Entwicklung von Störungen, die durch den Einfluss der Schwerelosigkeit auf den Körper verursacht werden, ist offenbar der Anführer.

Mit dem Immersionsmodell lassen sich Veränderungen im Wasser-Salz-Stoffwechsel, der orthostatischen Stabilität und der körperlichen Leistungsfähigkeit recht schnell reproduzieren. Allerdings ist das Immersionsmodell zur Lösung des Problems der Auswirkung langfristiger Schwerelosigkeit auf den Körper nicht geeignet. In viel größerem Maße werden diese Aufgaben durch einen Zustand körperlicher Inaktivität in Kombination mit einer horizontalen Position erfüllt. Es reproduziert die Primärreaktionen, die mit vielen Aspekten der Auswirkungen der Schwerelosigkeit verbunden sind, ausreichend und enthält keine ausgeprägten Nebenwirkungen, die den Verlauf des Hauptsyndroms erheblich verzerren können. Aus diesem Grund führt das genannte Modell offensichtlich zu keinen zeitlichen Einschränkungen des Experiments, außer natürlich solchen, die sich aus den Besonderheiten der Entwicklung des reproduzierbaren Zustands ergeben. Aus wirtschaftlicher Sicht ist der Weg über die Labormodellierung der Schwerelosigkeit durchaus akzeptabel, was wiederum die Voraussetzungen für die Durchführung zahlreicher und vielfältiger Versuchsreihen und die Sammlung statistischen Materials schafft. In weit verbreiteten Tierversuchen wird der Einfluss körperlicher Inaktivität auf Zell- und Gewebestrukturen, Stoffwechselprozesse, systemische Veränderungen und die Widerstandsfähigkeit gegenüber verschiedenen Extremeinflüssen untersucht.

Natürlich ermöglichen Methoden der experimentellen Modellierung der Schwerelosigkeit, ein bei weitem nicht vollständiges Äquivalent des realen Faktors zu erhalten. Sie reproduzieren insbesondere nicht die für die Schwerelosigkeit spezifischen sensorischen Reaktionen. Die Akzeptanz von Laborsimulationsmethoden wird jedoch durch die große Anzahl von Ähnlichkeiten zwischen Reaktionen auf reale und simulierte Schwerelosigkeit gezeigt. Somit wurden Vorhersagen, die auf der Grundlage von Experimenten mit Labormodellierung der Schwerelosigkeit getroffen wurden, hauptsächlich durch die Ergebnisse von Raumflügen bestätigt, was auf eine ausreichende Eignung der beschriebenen Modelle für den Zustand der Schwerelosigkeit hinweist. Wichtig ist, dass die Modelle auch als Grundlage für die Lösung praxisrelevanter Fragestellungen wie der Entwicklung und Erprobung von Mitteln zur Vermeidung der negativen Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper dienen können.

Das komplexe Problem der Untersuchung der Schwerelosigkeit als Extremfaktor, der unter Bodenbedingungen nicht wirklich reproduzierbar ist, basiert also auf einer Synthese direkter, d. h. bei bemannten Raumflügen gewonnener, und indirekter experimenteller Daten. Diese Art der Synthese stellt den fruchtbarsten Weg dar, der Fortschritte bei der erfolgreichen Erforschung des Weltraums durch den Menschen gewährleisten kann.

Kandidat der physikalischen und mathematischen Wissenschaften E. Lozovskaya

Das Gravitationsfeld, ein unveränderlicher natürlicher Faktor unserer Existenz, spielte eine entscheidende Rolle in der Evolution von Menschen und Landtieren. Die Gravitationsphysiologie – die Wissenschaft vom Stellenwert der Gravitationskräfte und Wechselwirkungen in der strukturellen und funktionellen Organisation lebender Systeme – entstand jedoch vor nicht allzu langer Zeit, nämlich erst vor einem halben Jahrhundert. Um zu verstehen, inwieweit lebende Organismen von der Schwerkraft abhängig sind, war es notwendig, diese Anziehungskraft zu überwinden, also in den Weltraum zu gehen. Schwerkraftphysiologen treffen sich regelmäßig, um ihre Forschung vorzustellen und Probleme zu diskutieren. Das nächste, 25. Internationale Symposium zur Gravitationsphysiologie fand im Juni 2004 in Moskau statt. Daran beteiligten sich Wissenschaftler aus Russland, den USA, Frankreich, Deutschland, Japan und anderen Ländern. An dem Symposium nahm ein Sonderkorrespondent der Zeitschrift „Science and Life“, Kandidat der physikalischen und mathematischen Wissenschaften E. LOZOVSKAYA, teil.

Wissenschaft und Leben // Illustrationen

Wissenschaft und Leben // Illustrationen

Mit dem Immersionsmodell (Eintauchen in Wasser durch eine Folie oder in einen Neoprenanzug) können Sie viele Effekte der Schwerelosigkeit simulieren.

Der Soleus-Muskel, der wegen seiner flachen Form so genannt wird, trägt die Hauptlast, um den Körper aufrecht zu halten.

Ein spezieller Schuh, der die Stützlast simuliert. Der Druck auf den Fuß wird durch Druckluft ausgeübt, die während des Geh- oder Laufrhythmus von einem Kompressor gepumpt wird.

Wenn der Knochen keine normale Stützbelastung erfährt, nimmt die Dicke der Spongiosaschichten ab.

Die Schwerkraft der Erde ist so natürlich, dass wir sie kaum bemerken. Und wie erkennt man eine Kraft, die immer wirkt und deren Größe nahezu konstant ist? Dennoch wird die Schwerkraft in fast allen Funktionssystemen des Körpers, auf allen Ebenen, von der Zelle bis zum Skelett, „berücksichtigt“. Doch damit ein Mensch endlich auf die Schwerkraft achten konnte, brauchte er einen Sprung in den Weltraum, wo die Schwerkraft praktisch verschwindet. Natürlich wurde die Idee der Schwerelosigkeit von Jules Verne geäußert, und die Idee einer Orbitalstation wurde von Tsiolkovsky vorgeschlagen, aber dennoch erst nach den ersten Starts von Tieren und Menschen in die Umlaufbahn, Menschen zum ersten Mal wirklich erkannte, wie stark die Funktion eines lebenden Organismus von der Größe der Gravitationskräfte abhängt. Mit Beginn des Weltraumzeitalters entwickelte sich die Gravitationsbiologie zu einer Wissenschaft. In unserem Land konzentriert sich diese Forschung auf das Institut für medizinische und biologische Probleme der Russischen Akademie der Wissenschaften.

EVOLUTIONÄRER EXKURSION ODER FINDEN EINES GRUNDPUNKTS

Wie wir wissen, entstand das Leben im Ozean, und die ersten Wirbeltiere, die die Wassersäule bewohnten, befanden sich in einem Zustand, den man Pseudo-Schwerelosigkeit nennen kann. Eine genauere Definition für diese Zustände ist Stützlosigkeit. Und es muss gesagt werden, dass Fische und andere Meereswirbeltiere hervorragend an das Leben in einer Umgebung ohne Unterstützung angepasst sind und über ziemlich gut entwickelte Bewegungs- und Orientierungssysteme im dreidimensionalen Raum verfügen. Als die Tiere das Land erreichten, traten Schwerkraftprobleme auf. Es war nicht nur notwendig, die Position des Körpers im Raum aufrechtzuerhalten (schließlich gibt es keine Auftriebskraft mehr), sondern auch, sich zu bewegen und Nahrung zu besorgen. Das Krabbeln auf dem Bauch oder das Springen ist nicht die bequemste Fortbewegungsart und zudem nur für relativ kleine Tiere zugänglich. (Übrigens können die größten Wirbeltiere – Wale – dank der archimedischen Kraft, die die Schwerkraft ausgleicht, nur im Ozean existieren.) An Land mussten große Tiere ihren Körper über den Boden heben, und zwar von diesem Moment an , begannen alle Gesetze der Gravitationsphysiologie zu wirken.

Es waren Mechanismen erforderlich, um der Schwerkraft entgegenzuwirken, daher baute die Evolution und die Kräfte, die sie beherrschten, in fast jedes System einen Gravitationsfaktor ein. Es bildete sich nicht nur ein gestärkter Bewegungsapparat mit entwickelten Gliedmaßen, der den Körper in Ruhe und Bewegung im Raum über dem Boden hält, sondern auch ein System zur Versorgung aller Körperteile mit Sauerstoff und Nährstoffen – eine leistungsstarke, antriebsfähige Herzpumpe Blut nach oben. Und als die menschlichen Vorfahren aufstanden, war auch eine Umstrukturierung der Mechanismen des Nervensystems erforderlich, die die Bewegung der Gliedmaßen steuern (der junge französische Wissenschaftler J. Courten sprach auf dem Symposium darüber).

Im Weltraum sehen, auf der Erde studieren

Obwohl die Gravitationsphysiologie eng mit der Weltraumforschung verbunden ist, ist diese Wissenschaft vollständig terrestrisch. Seine Errungenschaften fanden (und werden noch immer!) Anwendung in der Medizin zur Behandlung von Erkrankungen des Nervensystems und des Bewegungsapparates. Darüber hinaus werden die wichtigsten Experimente mit menschlicher Beteiligung mittlerweile nicht im Weltraum, sondern auf der Erde durchgeführt. Der Weltraum ermöglicht es uns, die Rolle der Schwerkraft zu erkennen, erlaubt uns jedoch nicht, sie richtig zu untersuchen. Die körperlichen Übungen, die Astronauten beim Überleben im Orbit helfen, bieten keine Möglichkeit, „reine“ Experimente durchzuführen. Darüber hinaus ist auf der Erde immer ein Ärzteteam vor Ort, das sofort Hilfe leisten kann. Anders sieht es an Bord der Raumstation aus, wo die Gesundheit und Leistungsfähigkeit der Besatzung nicht gefährdet werden darf.

Streng genommen bietet ein Raumschiff oder Satellit, der sich in einer erdnahen Umlaufbahn befindet, keinen Zustand völliger Schwerelosigkeit. Dort herrscht noch eine geringe Schwerkraft, und solche Bedingungen werden Mikrogravitation genannt. Echte Schwerelosigkeit kann mit einem Gerät erreicht werden, das mit konstanter Geschwindigkeit fliegt und keinen Gravitationsstörungen durch andere Himmelskörper ausgesetzt ist. Und ein Flug im Orbit um den Planeten ist tatsächlich ein langer, langer Fall, bis hin zur Landung. Dieser aus physikalischer Sicht wichtige Unterschied hat jedoch für die Physiologie keine Bedeutung, und der Körper empfindet Mikrogravitation als völlige Abwesenheit der Schwerkraft.

Auf der Erde kann ein Zustand der Schwerelosigkeit bei einem Weitsprung (bevor sich der Fallschirm öffnet) oder bei einem Flugzeugflug entlang einer parabelförmigen Abstiegsbahn erreicht werden. Viele Experimente mit Parabelflügen werden von amerikanischen Wissenschaftlern durchgeführt, aber der Zustand der Schwerelosigkeit dauert 40 Sekunden – vernachlässigbar im Vergleich zu einer einzigen Erdumrundung eines Raumfahrzeugs.

Experimentelle Modelle, die einige der Auswirkungen der verringerten Schwerkraft simulieren, erwiesen sich als viel praktischer. Eines dieser wunderbaren Modelle, das 1973 in unserem Land erfunden wurde, ist das Eintauchen oder Trockeneintauchen. Ein Wasserbecken wird mit einer lose aufgelegten wasserdichten Folie abgedeckt, eine Person legt sich auf diese Folie, kommt aber nicht mit dem Wasser in Berührung, das Wasser schließt sich über der Person in der Folie und ein Kopf ragt heraus. Dieses Modell gewährleistet genau die Stützlosigkeit, die im Ozean herrscht.

Die Untersuchung gravitativer Einflüsse beschränkt sich nicht nur auf die Mikrogravitation. Schwerwiegende Folgen, die sofort auftreten, werden durch Hypergravitation oder Überlastung verursacht. Solche Zustände entstehen beispielsweise beim Start und bei der Landung von Flugzeugen und Raumfahrzeugen und werden mithilfe einer Zentrifuge simuliert und untersucht.

Der Muskelton hilft den Gefäßen

Woher weiß ein Organismus, dass das Gravitationsfeld eins und nicht ein anderes ist, dass es da ist oder nicht, dass sich seine Richtung geändert hat?

Bei Tieren und Menschen ist das Herz-Kreislauf-System das wichtigste schwerkraftempfindliche System. Blut neigt unter dem Einfluss der Schwerkraft dazu, nach unten zu sinken, aber der Körper hat bestimmte Systeme entwickelt, um diesem Faktor entgegenzuwirken. Dazu gehört das Barorezeptorsystem, das den Blutdruck im Oberkörper reguliert, in den Halsschlagadern, die das lebenswichtige Gehirn versorgen. Barorezeptoren sind Zellen, deren Nervenenden auf den Blutdruck reagieren. Sinkt beispielsweise der Druck, schalten sie das Druckhaltesystem ein. Tritt der Druckabfall jedoch zu stark ein und haben die Barorezeptoren keine Zeit zum Feuern, kommt es zur Bewusstlosigkeit. Diese Situation ist vielen, wenn nicht allen Menschen bekannt. Eine Person wacht morgens auf, steht auf und fühlt sich schwindelig. Ein Patient, der ständig im Bett liegt und sich an eine horizontale Position gewöhnt hat, entwickelt eine Gravitations- oder orthostatische Insuffizienz: Jeder Versuch, eine vertikale Position einzunehmen („Orthostasis“, übersetzt aus dem Lateinischen, bedeutet „aufrecht stehen“) bereitet große Schwierigkeiten.

Um dieser Situation entgegenzuwirken, müssen Sie verstehen, wie die Aufrechterhaltung der orthostatischen Funktion organisiert ist. In den letzten Jahren wurde deutlich, dass es neben Barorezeptoren einen weiteren wichtigen Mechanismus zur Regulierung des Blutdrucks gibt – die sogenannte Muskelpumpe. Bisher wurde ihm keine große Bedeutung beigemessen, da die Venen, durch die das Blut vom Unterkörper zum Herzen aufsteigt, keine so glatte Muskelschicht wie Arterien haben, also fast keine eigene Pumpwirkung haben. Wie funktioniert das Pumpen des Blutes? Korrespondierendes Mitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften Inesa Benediktov Kozlovskaya stellte eine Hypothese über die Rolle des Muskeltonus für die Funktion des Gefäßsystems auf. Unter normalen Bedingungen sind die Gliedmaßen und die Bauchmuskulatur einer Person ständig angespannt. Die Aufgabe, den Körper zu halten und zu bewegen, erfordert von ihnen einen konstanten Ton. Durch diesen Muskeltonus kann das Blut rein mechanisch gedrückt werden. Wenn der Tonus abnimmt, verschlechtert sich der Blutausstoß stark.

In jüngerer Zeit wurde in gemeinsamen russisch-französischen Forschungen an Bord der Internationalen Raumstation und in Experimenten mit Immersion gezeigt, dass in der Schwerelosigkeit (oder bei deren Simulation) die Geschmeidigkeit und Weichheit der Venen zunimmt. Auf dem Symposium wurden diese Daten von der Kandidatin der medizinischen Wissenschaften G. Fomina und Professorin O. L. Vinogradova vorgestellt.

WIR SPÜREN DIE SCHWERKRAFT... MIT UNSEREN SOHLEN

Gravitationsbedingte Veränderungen in der Funktion des Herz-Kreislauf-Systems hängen also mit dem Muskeltonus zusammen, aber wovon hängt dieser Muskeltonus ab? Der schwerkraftempfindlichste Muskel des Menschen ist der Soleus. Er befindet sich tief auf der Rückseite des Unterschenkels, direkt über der Achillessehne, und wird von den beiden Köpfen des Musculus gastrocnemius bedeckt. Allein der Soleusmuskel „zieht“ 70 kg des Körpergewichts eines Menschen, beim Laufen und Springen sogar noch mehr. Die Amerikaner haben berechnet, dass dieser Muskel bei dynamischer Belastung im Moment des Stoßes natürlich einmal bis zu 10 Körpergewichte trägt.

In der Schwerelosigkeit oder bei Experimenten, die diese simulieren, sinkt der Tonus des Soleusmuskels stark. Woher weiß ein Muskel, dass sich die Schwerkraft verändert hat? Natürlich kommen einige Signale vom Nervensystem, aber im Muskelgewebe selbst scheinen zelluläre und molekulare Sensoren vorhanden zu sein. Während ihre Forschung gerade erst begonnen hat, sind Ideen zu mechanosensitiven Kanälen in der Zellmembran aufgetaucht, aber dieser Bereich bleibt in der Wissenschaft immer noch ein weißer Fleck.

Doch es gelang, die Existenz eines völlig neuen Sinnesorgans aufzudecken. In den Lehrbüchern steht das noch nicht, aber Gravitationsphysiologen haben bereits die Existenz eines neuen Sinnessystems erkannt, das auf Veränderungen der Schwerkraft reagiert – das Support Perception System. Die Rolle neuer Sinnesorgane übernehmen die Fußsohlen, genauer gesagt die darin befindlichen Rezeptoren der tiefen Hautsensibilität – die sogenannten Vater-Pacini-Körperchen. Sie wurden im 19. Jahrhundert entdeckt, ihre Rolle bei der Gravirezeption wurde jedoch erst vor kurzem geklärt. Natürlich nehmen wir mit unseren Fußsohlen nicht das Gewicht des Körpers wahr, sondern die Stützreaktionskraft, deren Größe dem Gewicht entspricht und deren Richtung entgegengesetzt ist, aber das ändert nichts am physiologischen Wesen.

Wie genau Vater-Pacini-Körperchen funktionieren, ist noch nicht klar. Wissenschaftler glauben, dass die mechanische Wirkung der Bodenreaktionskraft über das Nervensystem übertragen wird und den Zustand bestimmter Zellen des Rückenmarks – Motoneuronen – beeinflusst. Dadurch werden je nach Stärke der Stützreaktion die Systeme, die die Arbeit der die Haltung unterstützenden Muskeln steuern, ein- oder ausgeschaltet – das sogenannte postural-tonische System. Ein weiteres Muskelsystem – der Bewegungsapparat – sorgt für schnelle und scharfe Bewegungen im Raum. Das Vorhandensein zweier Muskelsysteme ist übrigens eine Entdeckung der Gravitationsphysiologie, die mit dem Namen I. B. Kozlovskaya verbunden ist. Es ist das tonische System, das der Schwerkraft widersteht.

Ein beliebtes experimentelles Modell zur Untersuchung des Muskeltonus ist das oben besprochene Eintauchen. Dieses Modell bietet wirklich Unterstützung. Nach den Gesetzen der Hydrostatik ist der Druck auf allen Seiten gleich und der Körper verspürt daher keinen Druck. Wenn Sie jedoch die Unterstützung künstlich imitieren, kann der Muskeltonus auch unter Immersionsbedingungen auf dem richtigen Niveau gehalten werden. Zu diesem Zweck hat das Institut für medizinische und biologische Probleme einen einzigartigen Simulator erfunden, bei dem es sich um einen Schuh mit pneumatischem Antrieb handelt. Die Druckluft übt periodischen Druck auf den Fuß aus und simuliert so das Gehen. Bei einem solchen Training blieb der Muskeltonus der Probanden nach sieben Tagen Eintauchen in Wasser normal.

Wissenschaftler versuchen zu verstehen, wie die Muskelaktivität auf zellulärer Ebene reguliert wird. Woher weiß das Proteinsynthesesystem der Muskelfasern, dass es seine Arbeit einstellen muss? Wie erhält das Proteinabbausystem das Signal – angreifen, Aktivität steigern? Es ist klar, dass es ein System gibt, das „fühlt“, ob ein Muskel arbeitet oder nicht. Ein möglicher Mechanismus hängt mit Calciumionen zusammen. Kürzlich wurde bekannt, dass während der Entlastung (und natürlich auch ohne Muskelkontraktionen) der Kalziumspiegel in den Muskelfasern ansteigt. Interessanterweise können viele der negativen Auswirkungen der Schwerelosigkeit vermieden werden, wenn überschüssiges Kalzium gebunden wird. B. S. Shenkman sprach auf dem Symposium über diese ersten Experimente mit der Calciumbindung.

SCHWERKRAFT, SALZ UND WASSER

Es ist seit langem bekannt, dass der menschliche Körper zu 70 % aus Wasser besteht, dieses Wasser befindet sich jedoch nach dem in der Physiologie akzeptierten Modell in verschiedenen Sektoren: intrazelluläre Flüssigkeit, extrazelluläre Flüssigkeit (dazu gehören auch Flüssigkeiten der Hohlräume – Bauch, Brustraum). , zerebral) und vaskulär (Blut). Die Evolution hat dafür gesorgt, dass nicht nur die Zusammensetzung, sondern auch das Volumen der Körperflüssigkeit konstant bleibt, da dies dem Menschen und den Großtieren die größte Freiheit gibt, sich an verschiedene Umweltbedingungen anzupassen.

Wie wird eine solche Konstanz von Zusammensetzung und Volumen gewährleistet? Ein gesunder Mensch verfügt über Mechanismen sowohl der passiven Regulierung, die auf physikalisch-chemischen Gesetzen basieren, als auch mit Hilfe biologisch aktiver Substanzen. Wenn etwas schiefgeht, kommt es zu Ödemen oder Diabetes insipidus, bei dem der Körper die Flüssigkeit, die er trinkt, nicht mehr zurückhalten kann.

Bevor der Mensch ins All flog, ahnten Wissenschaftler nicht, dass die Funktion der Aufrechterhaltung der Zusammensetzung und des Volumens einer Flüssigkeit von der Schwerkraft abhängt. Es stellt sich jedoch heraus, dass der Körper auf eine Abnahme der Schwerkraft mit gezielten Bemühungen reagiert, das Volumen der extrazellulären Flüssigkeit zu reduzieren. Auch das Volumen der intravaskulären Flüssigkeit nimmt ab. Würde ein Mensch den Rest seines Lebens an Bord einer Raumstation verbringen, dann müsste man diese Reaktion als adaptiv bezeichnen: Es ist einfacher, in der Schwerelosigkeit mit einem reduzierten Flüssigkeitsvolumen zu leben und zu arbeiten. Bei der Rückkehr zur Erde nach langen Raumflügen (länger als mehrere Tage) kommt es jedoch zu einem Zustand, in dem das Herz das Gehirn nicht normal mit Blut versorgen kann. Und der Punkt liegt nicht nur im verminderten Muskeltonus, sondern auch darin, dass das Herz-Kreislauf-System einfach nicht über genügend Blutvolumen verfügt, um das gesamte Gefäßbett zu füllen.

Es scheint, dass es ausreicht, einer Person einen Schluck Wasser oder eine Salzlösung zu geben, aber alles ist nicht so einfach. Die Systeme, die den Wasser-Salz-Stoffwechsel regulieren, brauchen Zeit, um sich umzukehren, und zunächst wird keine Flüssigkeit im Körper zurückgehalten. Das Symposium beinhaltete einen Vortrag von Martina Heer vom Kölner Zentrum für Luft- und Raumfahrtphysiologie. Sie sagte, dass nach Daten, die während der Flüge deutscher Kosmonauten gewonnen wurden, unter Bedingungen echter Schwerelosigkeit beginnt, sich Natrium in der Haut und im Bindegewebe abzulagern, allerdings nicht in Form eines Ions, sondern in proteingebundener Form. Ein ähnlicher Mechanismus zur „Speicherung“ von Mineralien existiert bei Säugetieren, die Winterschlaf halten. Warum dies bei Astronauten passiert, ist noch nicht klar.

Weltraum-Osteoporose und wie man damit umgeht

Das Studium des Skelettsystems ist einer der wichtigsten Abschnitte der Gravitationsphysiologie. Mangelnde Belastung der Knochen in der Mikrogravitation führt zu einer verminderten Knochenmineraldichte, was einer Osteoporose sehr ähnlich ist. Knochen verlieren Kalzium ungleichmäßig. Aus den Knochenbereichen, die die Gelenke bilden, wird es am stärksten ausgewaschen, das heißt, sie erfahren unter terrestrischen Bedingungen die größte Belastung. An den unteren Extremitäten ist der Prozess des Kalziumverlusts stärker ausgeprägt als an den oberen Extremitäten, und sogar im Schädel lagert sich Kalzium ab. Wie Untersuchungen des Doktors der medizinischen Wissenschaften V.S. Oganov gezeigt haben, dauert die Wiederherstellung der normalen Mineraldichte zwei- bis dreimal länger als ein Raumflug und dauert nach langen Weltraumexpeditionen jahrelang.

Die Verhinderung von Kalziumverlusten ist ein dringendes Anliegen, da Astronauten bei der Rückkehr zur Erde den Belastungen einer Landung ausgesetzt sind. Wenn der Knochen an Festigkeit verloren hat, kann eine Überlastung zu einem Kompressionsbruch der Wirbel oder sogar zu einem Bruch langer Röhrenknochen führen.

Um Vorgänge im Knochengewebe in terrestrischen Experimenten zu untersuchen, wird ein Modell mit am Schwanz hängenden Ratten verwendet. In diesem Fall ruht die Ratte mit den Vorderbeinen auf dem Boden, die Hinterbeine scheinen sich jedoch in einem Zustand der Schwerelosigkeit zu befinden. Unter normalen Bedingungen wachsen die Skelettknochen einer Ratte bis ins hohe Alter, aber wenn sie suspendiert sind, verlangsamt sich ihr Wachstum. Auch der Prozess des Umbaus – die ständige Erneuerung des Knochengewebes – verlangsamt sich. In Experimenten von I.M. Larina wurde der Kalziumverlust bei Ratten mit Hilfe von Ibandronat verhindert, einem Medikament, das die Resorption von Knochengewebe verlangsamt. Vielleicht wird dieses Medikament in naher Zukunft Teil des Erste-Hilfe-Kastens an Bord sein.

ZELLEN SIND KEINE AUSNAHME

Die ersten Studien an Zellen, die vor der bemannten Raumfahrt durchgeführt wurden, lieferten widersprüchliche Ergebnisse. Die Forschungsausrüstung war mangelhaft, die Modelle wurden nicht ausgearbeitet, es kam vor, dass die Zellen starben, und dann begannen Skeptiker zu behaupten, der Weltraum sei für den Menschen gesperrt. Aber als sich die experimentellen Geräte und Modelle verbesserten, stellte sich heraus, dass auf zellulärer Ebene nicht alles so beängstigend ist. Zellen im Weltraum vermehrten sich und produzierten für sie gemeinsame Substanzen. Eine Zeit lang herrschte die Meinung vor, dass Schwerelosigkeit die Zellen überhaupt nicht beeinflusst, dass die Zelle zu klein ist, dass sie die Schwerkraft nicht spürt und dass nur auf physiologischer Ebene ein gewisser Effekt erkennbar ist. Und erst die Forschung der letzten Jahre hat überzeugend gezeigt: Die Mikrogravitation wirkt sich immer noch auf Zellen aus, aber ihr Einfluss ist zerstörungsfrei, und einer der Anwendungspunkte ist das Zytoskelett. Die Strukturelemente des Zytoskeletts – Aktinfilamente, die normalerweise das Zellvolumen gleichmäßig ausfüllen, verschieben sich zu den Rändern. Gleichzeitig verändert sich die Funktion sowohl der Rezeptoren als auch der Ionenkanäle. Die Zelle scheint ihre Lebensaktivität an die reduzierte Schwerkraft anzupassen.

Ist es möglich, die Mikrogravitation irgendwie für biotechnologische Zwecke zu nutzen? Es werden Projekte zur Züchtung von Knorpel- oder Knochenzellen diskutiert, doch hierfür sind Geräte erforderlich, die nicht einfach in den begrenzten Raum der Raumstation passen.

Bisher werden auf der ISS einfachere, aber nicht minder wichtige Experimente mit Immunzellen durchgeführt, über die L. B. Buravkova auf dem Symposium sprach. Gegenstand der Untersuchung waren die sogenannten natürlichen Killerzellen, die 5-8 % der gesamten Lymphozytenpopulation ausmachen, die Tumorzellen erkennen und zerstören, sowie vom Virus befallene Zellen und Zellen mit Anomalien. Die ersten Experimente zeigten, dass die Schwerelosigkeit die interzelluläre Interaktion nicht stört, die Aktivität von Killerzellen sich jedoch verändern kann. Jetzt haben Wissenschaftler damit begonnen, die Wirkung der Mikrogravitation auf Stammzellen zu untersuchen.

Weltraummethoden bei der Behandlung von Erdkrankheiten

Eines der Ziele der Gravitationsphysiologie besteht darin, zu verstehen, wie sich Schwerelosigkeit auf die Gesundheit von Astronauten auswirkt, und zur Entwicklung präventiver Maßnahmen beizutragen. Viele der erzielten Ergebnisse können jedoch in der Praxis der irdischen Medizin genutzt werden.

Ein vielversprechendes Forschungsgebiet ist das Verhalten von Muskelenzymen bei Myopathien. Diese Krankheiten sind schwerwiegend und führen oft bereits in jungen Jahren zum Tod. Beispielsweise werden Patienten mit Duchenne-Muskeldystrophie selten 20 Jahre alt, und in Russland werden 3 von 10.000 Menschen mit dieser Diagnose geboren.

Bei einem gesunden Menschen wird bei intensiver Muskelaktivität eine ziemlich große Menge des Enzyms Kreatinphosphokinase aus den Muskelfasern ins Blut freigesetzt. Warum das passiert, ist noch nicht ganz klar; offenbar wird die Membran der Muskelzellen unter Belastung „undicht“. Ein ähnliches Phänomen, jedoch ohne große körperliche Aktivität, wird bei Patienten mit Myopathie beobachtet, und die Konzentration des Enzyms im Blut ist sogar noch höher. Doch im Weltraum und bei Experimenten mit Immersion nimmt der Fluss von Molekülen dieses Enzyms ins Blut stark ab. Diese Ergebnisse geben Anlass zur Hoffnung, dass es mit Hilfe der Immersion gelingt, die schädlichen Auswirkungen von Faktoren, die zu Myopathie führen, zu reduzieren. Im Labor von B.S. Shenkman führt derzeit entsprechende Tierstudien durch.

Einige Methoden, die in der Abteilung für sensomotorische Physiologie und Prävention unter der Leitung von I. B. Kozlovskaya entwickelt wurden, werden bereits aktiv in der Klinik eingeführt. Zerebralparese, Schlaganfall und Parkinson werden mittlerweile mit Hilfe von Stressanzügen behandelt. Als nächstes kommt der Einsatz künstlicher Stützmittel in Frage – derselbe pneumatische Schuh, der bereits erwähnt wurde. Die Tests beginnen in der Nervenklinik der Russischen Staatlichen Medizinischen Universität.

Forschung im Weltraumbereich trägt dazu bei, neue Wege zur pharmakologischen Beeinflussung des Wasser-Salz-Stoffwechsels und zur Behandlung von mit Dehydrierung verbundenen Erkrankungen zu entwickeln.

WIE MAN ZUM MARS KOMMT

Der Bericht des Direktors des Instituts für medizinische und biologische Probleme, Akademiker A. I. Grigoriev, widmete sich den physiologischen Problemen des Fluges zum Mars. Die Erfolge der Raumfahrt in den letzten Jahrzehnten machen ein solches Projekt durchaus realistisch. Es liegen Erfahrungen in der biomedizinischen Unterstützung von Langzeitexpeditionen an Orbitalstationen und Flügen zum Mond vor, wo die Schwerkraft etwa sechsmal geringer ist als die der Erde. Und nach dem Mond ist das natürliche unmittelbare Ziel der Weltraumforschung der Mars. Dank unbemannter Flüge ist unser Wissen über den Roten Planeten deutlich gewachsen.

Was sind die Hauptschwierigkeiten, die eine Person während eines solchen Fluges erwarten? Die geschätzte Mindestdauer der Expedition beträgt 500 Tage, also eineinhalb Jahre, und der Flug wird im autonomen Modus stattfinden. Wenn Sie ein Schiff immer mit zusätzlicher Nahrung und Treibstoff zu einer Station in einer erdnahen Umlaufbahn schicken können, muss sich die Besatzung bei einer Langstreckenexpedition nur auf ihre eigene Kraft verlassen. Es gibt sehr, sehr viele Faktoren, die diese Kräfte „untergraben“: Stress aufgrund des erzwungenen Aufenthalts in einem engen Raum und einer künstlichen Umgebung, kosmische Strahlung, das Fehlen des üblichen Magnetfelds. Aber zunächst einmal – eine Veränderung des Gravitationsfeldes. Während einer bemannten Mission zum Mars werden Menschen unterschiedlicher Schwerkraft ausgesetzt sein. Erstens kommt es bei Start und Landung zu Hypergravitation (Überlastung). Zweitens Mikrogravitation (Schwerelosigkeit) während eines langen interplanetaren Fluges. Drittens die Hypogravitation auf der Marsoberfläche, die 38 % der Erdanziehungskraft ausmacht.

Überlastung ist für den Körper eine schwere Belastung: Sie stellt eine enorme Belastung für Muskeln, Knochen und Blutgefäße dar. Auch der Stoffwechsel verändert sich: Der Sauerstoffverbrauch steigt, die Körpertemperatur sinkt und der zirkadiane Rhythmus wird gestört. Glücklicherweise sind solche Belastungen kurzfristig und man kann sich durch Zentrifugentraining darauf vorbereiten.

Es scheint, dass Schwerelosigkeit im Vergleich zur Überlastung angenehmere Empfindungen hervorrufen sollte. Aber wie oben erwähnt, ist die fehlende Schwerkraft mit unangenehmen Folgen für verschiedene Körpersysteme verbunden: Flüssigkeit wird im Körper umverteilt, die Kontraktilität der Muskelfasern und die Knochenmineraldichte nehmen ab und es besteht die Gefahr von Frakturen und der Bildung von Nieren Steine ​​nehmen zu.

Während des Raumfluges verändert sich der Zustand des Vestibularapparates und der Sinnessysteme. Es liegt eine Störung aller Formen visueller Bewegungen vor. Darüber hinaus beeinflusst die Schwerelosigkeit sowohl die Geschwindigkeit als auch die Genauigkeit der visuellen Reaktion. Die Aufgabe eines Menschen auf einem langen Flug besteht jedoch nicht nur darin, der Belastung standzuhalten, sondern auch darin, die Fähigkeit zu bewahren, komplexe Bedienertätigkeiten auszuführen. Nach Erreichen des Mars muss das Abstiegsmodul auf der Oberfläche des Planeten landen und dann abheben. Und für eine erfolgreiche Arbeit auf dem Mars ist nach einem langen Aufenthalt in der Schwerelosigkeit eine schnelle Anpassung an die Schwerkraft des Mars notwendig.

Wie kann man mit dem Problem der negativen Auswirkungen der Schwerelosigkeit während eines langen Fluges umgehen? Das erste, was mir in den Sinn kommt, ist die Schaffung künstlicher Schwerkraft. Die Idee der durch Rotation erzeugten künstlichen Schwerkraft wurde erstmals von Tsiolkovsky vertreten. Es wurde auf dem künstlichen Satelliten „Cosmos-936“ umgesetzt, in dem Ratten flogen. Die Ergebnisse erster Studien zeigen jedoch, dass künstliche Schwerkraft nicht alle Probleme löst. Derzeit läuft ein internationales Projekt zur Untersuchung der physiologischen Auswirkungen der künstlichen Schwerkraft, an dem Russland, Deutschland und die USA beteiligt sind.

Die Erfahrungen mit Orbitalstationen zeigen, dass der Einsatz eines Bordsimulatorkomplexes erfolgversprechender ist, der nach dem Feedback-Prinzip arbeitet und automatisch die vom Astronauten benötigte Belastung ermittelt.

Wenn Sie einen Menschen zum Mars schicken, müssen Sie auf jeden Fall alles dafür tun, dass er gesund zurückkommt.

REFLEXIONEN NACH DEM SYMPOSIUM

Symposien zur Gravitationsphysiologie haben ihre eigene Geschichte. Mitte der 1970er Jahre schlossen sich vier herausragende Wissenschaftler zusammen: die Amerikaner Arthur Smith und Nello Pace, der Schwede Hilding Bjurstedt und Oleg Georgievich Gazenko, damals Direktor des Instituts für medizinische und biologische Probleme, und gründeten die sogenannte Gravitationskommission, oder besser gesagt: die Kommission für Gravitationsphysiologie der International Union of Physiological Sciences. Mit den Sitzungen dieser Kommission begannen regelmäßige Treffen von Spezialisten, die den Einfluss der Schwerkraft auf Lebewesen untersuchen, die in einer Atmosphäre informeller, freundschaftlicher Kommunikation stattfinden.

„Wir kennen uns alle schon lange und jedes dieser Treffen ist ein Feiertag“, sagt der Geschäftsführer des Organisationskomitees B. S. Shenkman. „Solche Symposien sind notwendig, um junge Menschen zu unterrichten, um unsere jungen Forscher an die Kommunikation zu gewöhnen.“ In der Raumfahrtindustrie sind fast alle Experimente international. Und leider hat unsere Wissenschaft hier die gleichen Probleme wie das ganze Land. Wir führen gute, interessante Experimente durch (einschließlich teurer Ausrüstung). ), die es uns ermöglichen, zelluläre und molekularbiologische Mechanismen zu untersuchen, beherrschen oft nur unsere westlichen Kollegen. Mit anderen Worten: Es ist für uns einfach, eine Ratte ins All zu schicken, aber ihre Gene zu studieren ist viel schwieriger Die Wissenschaft erlebt einen Durchbruch. Immer mehr junge Mitarbeiter kehren nach langen Praktika mit den neuesten methodischen Errungenschaften zurück. Und lassen Sie mich einen aufrührerischen Gedanken äußern: Vielleicht muss mehr Geld in subtile Grundlagenexperimente investiert werden , neue experimentelle Ausrüstung. Leider versteht nicht jeder, dass die Durchführung praktischer Entwicklungen ohne grundlegende wissenschaftliche Unterstützung nur eine Rückkehr zur vorsintflutlichen Methode des „Versuchs und Irrtums“ bedeuten wird (was die Gesellschaft letztendlich viel mehr kosten wird). Von der Wissenschaft sind keine alltäglichen Sensationen zu erwarten, von ihr sind keine augenblicklichen Wunder zu erwarten. Wie die historische Erfahrung zeigt, lohnen sich Investitionen in die Wissenschaft immer, aber nicht immer sofort.“

Die Herausgeber danken dem Doktor der Biowissenschaften B. S. Shenkman, dem Doktor der medizinischen Wissenschaften I. M. Larina und dem Doktor der medizinischen Wissenschaften L. B. Buravkova für ihre Unterstützung bei der Vorbereitung des Materials.

SCHWERELOSIGKEIT - Fehlen des Gewichts, also der Kraft, mit der der Körper unter dem Einfluss der Schwerkraft auf die Stütze drückt und von dieser Stütze einen Gegendruck erfährt; verursacht eine Reihe von Veränderungen an biologischen Objekten. Theoretisch kann N. auch ohne Schwerkraft oder ohne Unterstützung auftreten. Der erste Zustand ist typisch für einen Punkt im Weltraum, an dem die Gravitationskräfte entweder fehlen oder sich gegenseitig ausgleichen (sogenannte statische Schwerelosigkeit). Unter mangelnder Unterstützung (zweite Bedingung) versteht man das Fehlen äußerer Kräfte, die auf die Oberfläche des Körpers einwirken und dessen Verformung verursachen können. Ist diese Bedingung erfüllt, bewegt sich der Körper unter dem Einfluss von Gravitations- oder Trägheitskräften frei (sinkt) und wird schwerelos (dynamische Schwerelosigkeit). Dynamisches N. kann nicht nur im freien Fall auftreten, sondern auch bei Bewegungen entlang komplexerer Flugbahnen, die durch das Zusammenspiel von Gravitations- und Trägheitskräften verursacht werden. Ein durch eine Kraft geschleuderter Körper ist auf den Abschnitten seiner Flugbahn, in denen er nicht von äußeren Kräften beeinflusst wird, schwerelos und bewegt sich unter dem Einfluss von Trägheits- oder Gravitationskräften. Das Raumschiff wird zusammen mit den darin befindlichen Objekten, nachdem es unter bestimmten Verhältnissen zwischen Trägheits- und Schwerkraftkräften die nötige Geschwindigkeit erreicht hat, entweder zu einem Satelliten des Planeten oder bewegt sich von ihm weg in den Weltraum, wobei es sich in beiden Fällen in befindet ein Zustand vollständiger N. Die Anwendung äußerer Kräfte, zum Beispiel das Einschalten des Antriebssystems, unterbricht N., reproduziert lokale Spannungen und Verformungen in den Schiffsstrukturen, führt zur Bewegung beweglicher Objekte in eine Position, in der sie Halt finden. Die beim Kontakt mit der Stütze auftretenden Kräfte können kleiner oder größer sein als das Gewicht des gegebenen Objekts unter Bodenbedingungen, was von der Größe der Beschleunigung abhängt, die das Raumfahrzeug durch das laufende Triebwerk erhält. Abhängig von der Größe der Kräfte, die bei der Beschleunigung auf den Körper einwirken, werden die Begriffe „Schwerelosigkeit“, „reduziertes Gewicht“, „Erdschwerkraft“ und „erhöhtes Gewicht“ (Überlastung K) verwendet Aus Sicht der Mechanik sind Gewicht, Schwerelosigkeit und Überlastung besondere Phänomene derselben Art, die sich durch das Vorhandensein oder Fehlen äußerer Kräfte, die auf die Körperoberfläche wirken, unterscheiden. In diesem Zusammenhang ist es ratsam, das Physische zu berücksichtigen und biologische Erscheinungsformen von N. im Vergleich zu den Gewichtserscheinungen in Statik und Dynamik sowie der Ablauf einer Reihe physikalischer und chemischer Prozesse hängen maßgeblich vom Vorhandensein oder Fehlen von Gewicht ab. N. zeichnet sich aus durch: das Fehlen von Spannungen und Verformungen, die unter Bodenbedingungen durch Wechselwirkungskräfte mit der Stütze verursacht werden; Änderung des Verhaltens von Flüssigkeiten (wird hauptsächlich durch die Kräfte der Oberflächenspannung und Adhäsion bestimmt); mangelnde Dichteverteilung suspendierter Partikel; Verringerung der Rolle der thermischen Konvektion bei Wärmeübertragungsmechanismen; Unmöglichkeit des Auftretens verschiedener physikalischer und physikalisch-chemischer. Prozesse, die unter terrestrischen Bedingungen unter Beteiligung von Gewichten ablaufen (Pendelschwingungen, Verbrennung usw.).

Für biologische Objekte ist N. in erster Linie ein ungewöhnlicher Lebensraum, obwohl ein Mensch im Alltag beim Schaukeln, Springen, Laufen, Herunterfahren eines Aufzugs usw. teilweise auf N. trifft. Struktur, Funktion, Form und Verhalten aller Vertreter von Die Tier- und Pflanzenwelt unseres Planeten wird insbesondere durch die langfristige Anpassung an das Gewicht bzw. die Schwerkraft bestimmt. Daher kann N. lebenden Organismen gegenüber nicht gleichgültig sein und muss bei ihnen eine Reihe funktioneller und struktureller Veränderungen bewirken.

Versuche, den Einfluss von N. auf biologische Objekte zu beurteilen, wurden von K. E. Tsiolkovsky unternommen. Fortschritte in der Entwicklung der Weltraumtechnologie und die sich abzeichnenden realen Möglichkeiten menschlicher Flüge in den Weltraum haben zu der Notwendigkeit geführt, experimentelle Untersuchungen zum Problem von N. durchzuführen. Die Modellierung bestimmter für N. charakteristischer Phänomene wurde durch Eintauchen des Körpers in erreicht eine Flüssigkeit mit einer Dichte, die der Dichte des Körpers entspricht, oder eine Person, die sich über einen längeren Zeitraum in Bettruhe befindet (siehe Hypodynamie, Hypokinesie). Vertikale Abschüsse ballistischer Raketen ermöglichten es, den realen Zustand von N. über einen ausreichend langen Zeitraum (bis zu 10 Minuten) zu reproduzieren, wodurch erstmals seine Wirkung auf lebende Organismen (Gewebekulturen, Pflanzen, Säugetiere) untersucht werden konnte ). Von großem praktischem Interesse ist auch die Methode, den Zustand von N. mit Hilfe von Flugzeugen zu reproduzieren – beim Fliegen entlang einer Parabelkurve. Die Dauer der Schwerelosigkeit beträgt in diesem Fall üblicherweise 20-30 Sekunden. Die Auswirkungen einer längeren Exposition wurden bei Flügen von Biosatelliten und bemannten Raumfahrzeugen untersucht.

Die Analyse von Experimenten mit Wassereintauchen und körperlicher Inaktivität sowie die Ergebnisse medizinischer und biologischer Forschung bei Raumflügen ermöglichten es, eine Reihe charakteristischer Veränderungen im menschlichen Körper, die durch Stickstoffexposition verursacht werden, mit ausreichender Zuverlässigkeit zu identifizieren und indirekte Reaktionen biologischer Objekte auf Schwerelosigkeit. Zu den primären Reaktionen gehören die Entfernung der Gewichtsbelastung auf Stützstrukturen, das Fehlen des hydrostatischen Drucks von Blut und anderen Biolen, Flüssigkeiten, Veränderungen in der Aktivität afferenter Systeme, Kap. arr. spezifische Gravirezeptoren. Jede dieser primären Reaktionen dient wiederum als Auslöser in einer Kette sekundär verursachter Verschiebungen – indirekter Reaktionen. Ein Mangel an Körpergewicht begünstigt die Entwicklung einer allgemeinen Entlastung und die damit verbundene Abnahme der körperlichen Leistungsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Arbeitsbelastungen; Es kommt zu destruktiven Veränderungen im Bewegungsapparat (Demineralisierung des Knochengewebes, Abnahme der Muskelmasse, negative Stickstoffbilanz). N. hilft, den Gas- und Energieaustausch zu reduzieren, verringert die Anforderungen an das Sauerstofftransportsystem und verändert die Funktionsbedingungen des Herz-Kreislauf-Systems, was zu dessen Beeinträchtigung führt. Durch den Gewichtsmangel überschwemmt das Blut die Organe der oberen Körperhälfte, was zu einem Schweregefühl im Kopf und einer Schwellung des Gesichtsgewebes führt. Die Schutzreaktion des Körpers besteht in diesem Fall darin, das zirkulierende Blutvolumen aufgrund eines erhöhten Wasserverlusts und einer Verringerung des Wasserverbrauchs zu verringern. Dies wiederum verschlechtert die Toleranz einer Person gegenüber einer vertikalen Haltung bei der Rückkehr zur Erde. Der Verlust von Muskelmasse sowie von Wasser und einer Reihe von Mineralien führt zu einer Verringerung des Körpergewichts (genauer gesagt des Gewichts). Schwerelosigkeit in Kombination mit anderen Flugfaktoren verursacht Asthenie, Veränderungen der Reaktivität und Immunität, verminderte Stressresistenz, das Auftreten von Neurol, Störungen, Veränderungen der Hormonfunktionen sowie Morphol und physikalisch-chemische. Indikatoren für Blut und hämatopoetische Organe. Veränderungen in der Aktivität afferenter Systeme führen zu Illusionen über die räumliche Lage des Körpers, zu Gleichgewichtsstörungen (siehe Vestibulärer Symptomkomplex) und gehen mit einer Umstrukturierung motorischer Fähigkeiten einher.

Daher, so Fiziol, sind die Folgen des Aufenthaltes einer Person unter den Bedingungen von N. äußerst umfangreich, und viele Anzeichen adaptiver Veränderungen in verschiedenen Körpersystemen treten recht deutlich hervor. N. ist die Ursache solcher Veränderungen in der Selbstregulation des gesamten Organismus, die zum Aufbau neuer Beziehungen zur Umwelt führen. Die Anpassung an N. äußert sich in einem allmählichen (normalerweise innerhalb von 3 bis 7 Tagen) nachlassenden Unbehagen und in einem deutlich längeren Prozess der funktionellen und strukturellen Umstrukturierung, der je nach Art der „Nichtbenutzung“ oder „Atrophie durch Inaktivität“ auftritt. Gleichzeitig ist der Zustand des angepassten Organismus zwar den Bedingungen von N. angemessen, gleichzeitig aber durch eine potenzielle Unzulänglichkeit gegenüber Gravitations- und anderen (unter diesen Bedingungen belastenden) Einflüssen gekennzeichnet.

Nach der Rückkehr zur Erde äußert sich dieser Mangel in einem Gefühl übermäßiger Schwere des Körpers, Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung einer vertikalen Haltung, beeinträchtigter Bewegungskoordination, auch beim Gehen, und schneller Ermüdung. Adaptive Veränderungen entwickeln sich im Laufe der Zeit und sind, gemessen an den Erfahrungen, die bei langfristigen Raumflügen (bis zu sechs Monate) gesammelt wurden, reversibel, obwohl man theoretisch das Auftreten tiefgreifenderer Veränderungen, die während eines langfristigen Aufenthalts im Weltraum auftreten können, nicht ausschließen kann Organismen in der Schwerelosigkeit, auch beim Generationswechsel. Daher ist weitere Forschung zur Entwicklung von Honig erforderlich. Prognosen und Festlegung akzeptabler Aufenthaltszeiten unter N-Bedingungen im Hinblick auf die Erhaltung der Gesundheit und Leistungsfähigkeit von Kosmonauten. Von großer Bedeutung ist auch die Feststellung des Zusammenhangs zwischen der Art und dem Grad der Funktionen sowie der Umstrukturierung des Körpers in N. und der Schweregrad der Neuanpassung verschiebt sich nach der Rückkehr zur Erde.

Der Kampf gegen die negativen Folgen eines langen Aufenthalts einer Person im Bundesstaat N. basiert auf modernen Vorstellungen über die Pathogenese von Störungen, die im Körper auftreten. Um Veränderungen zu verhindern, die vor allem durch die negativen Auswirkungen körperlicher Inaktivität auf den Körper verursacht werden, nutzen Raumfahrzeugbesatzungen verschiedene Methoden und Mittel des körperlichen Trainings. Besonders gerechtfertigt ist in diesem Zusammenhang ein komplexer Simulator für körperliche Übungen, der eine statische Belastung in Längsrichtung bereitstellt Körperachse, dynamische Belastungen (Gehen, Laufen, Kniebeugen) sowie Trägheitsaufprall (Springen). Ein zusätzliches Trainingsmittel ist das ständige Tragen* von Spezialanzügen durch Astronauten, deren Design dazu beiträgt, die Belastung auf verschiedene Muskelgruppen zu verteilen. Zur Vorbeugung des hypodynamischen Syndroms sind weitere Trainingsgeräte (Fahrradergometer, Expander) sowie Methoden des autogenen Trainings (s. Psychotherapie) und der Elektrostimulation (s.) sinnvoll. Um den hydrostatischen Blutdruck unter N.-Bedingungen zu simulieren, wird ein spezielles Gerät (Vakuumtank) verwendet, um eine Dekompression des unteren Teils des Körpers zu erreichen. Durch den dadurch entstehenden Unterdruck wird, wie auf der Erde, Blut in die untere Körperhälfte gesaugt. Die Technik der Anwendung von Unterdruck auf die untere Körperhälfte kann periodisch als Funktion, Test (siehe Orthostatische Tests) und als Trainingsinstrument in Kap. arr. in der Endphase der Raumfahrt.

Unter anderen Mitteln zur Vorbeugung der negativen Auswirkungen von N. ist die Verwendung von pharmakologischen und hormonellen Arzneimitteln zu erwähnen, die eine allgemeine tonisierende Wirkung haben und den Wasser-Salz- und Proteinstoffwechsel des Körpers normalisieren. Von nicht geringer Bedeutung sind ein rational gestalteter Arbeits-, Ruhe- und Ernährungsplan für Astronauten während des Fluges, die Einhaltung persönlicher Hygieneanforderungen sowie weitere Maßnahmen zur Erhöhung der unspezifischen Widerstandskraft des Körpers. Es ist wichtig, verschiedene vorbeugende Wirkungen in einem einzigen Schutzkomplex zu kombinieren, der die größte vorbeugende Wirkung erzielt. Hinzu kommen ein System zur medizinischen Überwachung des Zustands der Astronauten während des Fluges und die Möglichkeit eines vorzeitigen Flugabbruchs aus medizinischen Gründen. Hinweise.

Veränderungen im menschlichen Körper nach einem längeren Aufenthalt unter nördlichen Bedingungen erfordern besondere Maßnahmen bei der Rückkehr zur Erde. In den ersten Stunden und Tagen ihres Aufenthaltes auf der Erde tragen Astronauten meist einen speziellen Anti-G-Anzug, der den Blutfluss in die untere Körperhälfte verhindert. Zu den erholsamen Maßnahmen in der Zeit nach dem Flug gehören eine schrittweise Steigerung der Belastung, der Einsatz allgemeiner Kräftigungs- und Stärkungsmittel sowie die Regulierung des Arbeits-, Ruhe- und Ernährungsregimes.

Literaturverzeichnis: Kovalenko E. L. Grundlegende Methoden zur Modellierung der biologischen Auswirkungen von Schwerelosigkeit, Kosmos, Biol und Luft- und Raumfahrt, med., vol. 3, 1977; JI und vnik ov A. A. Grundlagen der Luft- und Raumfahrtmedizin, M., 1975; Schwerelosigkeit (medizinische und biologische Forschung), hrsg. V. V. Parina et al., M., 1974; Grundlagen der Weltraumbiologie und -medizin, hrsg. O. G. Gazenko und M. Calvin, Bd. 2, Buch. 1, S. 324, M., 1975; Pestov I. D. Experimentelle Ansätze zur Untersuchung der Regulierung der inneren Umgebung des Körpers im Zustand der Schwerelosigkeit, Proceedings of the Third Readings, gewidmet. Entwicklung wissenschaftlicher Erbe von K. E. Tsiolkovsky, S. 48, M., 1969, Bibliogr.; Savin B. M. Hypergewicht und Funktionen des Zentralnervensystems, JI., 1970, Bibliogr.; Mann im Weltraum, hrsg. O. G. Gazenko und X. Bürstedt, p. 76, M., 1974.

DER EINFLUSS DER SCHWERELOSIGKEIT AUF MENSCHLICHE Sinnesveränderungen äußern sich in einer Orientierungsstörung oder -schwierigkeit; es kommt zu einem Gefühl des Aufstehens, „auf dem Kopf stehend“, Schwindel usw. Der Blutdruck ist instabil, oft verringert. Die zunächst etwas schnelle Atmung normalisiert sich schnell und verlangsamt sich dann. Nach einem längeren Aufenthalt in der Schwerelosigkeit nimmt die Körpermasse vor allem aufgrund des Wasserverlusts (erhöhte Diurese) deutlich ab. Ein längerer Zustand der Schwerelosigkeit geht mit einer erhöhten Ausscheidung von Kalzium aus dem Körper einher, die Genauigkeit der Bewegungen kann etwas nachlassen. Subtile Koordinationsakte werden häufiger verletzt. Die Muskelkraft nimmt leicht ab. erhöhte Urinausscheidung, Natriumverlust, Dehydrierung und vermindertes zirkulierendes Blutvolumen.

1) Personen, die Schwerelosigkeit ohne Verschlechterung des allgemeinen Wohlbefindens ertragen; 2) Personen, die im Zustand der Schwerelosigkeit illusorische Empfindungen der Körperposition im Raum verspüren; 3) Personen, die schnell Symptome einer Luftkrankheit entwickeln (Sabbern, Übelkeit, Erbrechen)

METHODEN ZUR BEKÄMPFUNG DER FOLGEN DER SCHWERELOSIGKEIT. intensive körperliche Betätigung, ein Prophylaxeanzug, der die Schwerkraft nachahmt, menschliche Knochen in Längsrichtung belastet und 12 Stunden am Tag getragen werden muss. Training auf einem Laufband mit einem Kreuzheben von 60 kg. Das alles morgens und abends jeweils eine Stunde lang.