Изоляция, имитация невесомости, гравитация. Студенческий тур в ИМБП РАН

Космическая медицина, в отличие от медицины клинической, изучает здорового человека, его поведение и реакции организма на экстремальные факторы, которая преимущественно исследует возможность вылечить человека. В России ведущим научным институтом в этой области остается Институт медико-биологических проблем РАН.

Изоляционный эксперимент SIRIUS-23, который завершится в ноябре, исследования влияния состояния невесомости на организм человека в ваннах сухой иммерсии, центрифуга короткого радиуса, которая в перспективе может создать искусственную гравитацию на борту космического корабля и стать еще одним фрагментом системы профилактики для космонавтов. Об этих исследованиях 14 августа в ИМБП РАН рассказали студентам российских вузов. В институте в рамках нацпроекта «Наука и университеты» прошел студенческий тур, организованный порталом «Научная Россия».

Стенды и экспериментальные установки ИМБП РАН ― это передовые и уникальные научные объекты. В рамках национального проекта «Наука и университеты» был создан Научный центр мирового уровня Павловский центр «Интегративная физиология ― медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям стрессоустойчивости», в который входит ИМБП РАН. Ряд исследований проходит в рамках нацпроекта.

«В рамках нацпроекта “Наука и университеты” мы входим в консорциум четырех университетов и создаем большой НЦМУ Павловский центр. Мы проводим ряд разработок, связанных с изучением человека в условиях экстремальной среды, например в условиях изоляции: это проект SIRIUS-23: один из главных участников этого эксперимента ― это НЦМУ Павловский центр. Мы также  проводим эксперименты на стендовых базах. На стенде “Сухая иммерсия” изучаем электромиостимуляцию и возможность создания приборов, которые можно применять в здравоохранении.  В рамках работ по нацпроекту и в рамках НЦМУ Павловский центр мы выполняем разработки, связанные с системой виртуальной реальности, как средства психологической поддержки в условиях изоляции», ― рассказал руководитель пресс-службы ИМБП РАН Олег Волошин.

В изоляции на год

В ходе студенческого тура гостям института рассказали про изоляционный эксперимент SIRIUS-23, который проходит с ноября прошлого года. В наземном экспериментальном комплексе шесть участников имитируют годовую лунную миссию. В исследовании ученые изучают влияние долгой изоляции на поведение людей и новые психологические методики.

«В космическом полете существуют риски, в том числе со стороны физиологии. Это радиация, измененная гравитация в длительном космическом полете, а также один из серьезных рисков ― длительная изоляция. Космический корабль ― это искусственная среда обитания, в которой находится экипаж ― малая группа людей. От психологического фактора зависит в том числе успешность выполнения миссий. А учитывая, что любой космический полет ― это дорогостоящее мероприятие, изначально необходимо просчитать все риски. Изоляционные эксперименты и направлены на изучение этих рисков. Мы изучаем новые психологические методики, например, методики расслабления, в том числе с использованием VR-систем. Разработаны психологические тестирования, которые уже проводятся нашими сотрудниками на Международной космической станции», ― рассказала врач-хирург, младший научный сотрудник отдела оперативного управления медицинским обеспечением космических полетов, участница проекта SIRIUS-21 Виктория Кириченко.

По легенде эксперимента экипаж летит на орбиту Луны, и совершает несколько выходов на поверхность спутника Земли. Для симуляции используются системы виртуальной реальности и механизм подвешивания исследователя, который  помогает имитировать лунную гравитацию ― этот этап исследования проходит в отдельном модуле, имитирующем поверхность Луны. Эксперимент SIRIUS-23 завершится в ноябре этого года.

Имитация невесомости

Стенд «Сухая иммерсия» в ИМБП РАН ― это модель невесомости. Испытателя на специальной пленке погружают в ванну с водой, создавая таким образом безопорное пространство. Организм начинает реагировать на такую среду как на космический полет, а ученые исследуют процессы адаптации организма, отрабатывают системы реабилитации и оценивают психологическое восприятие непривычной среды. А если говорить о практическом применении, то ванны сухой иммерсии используют в косметологии как расслабляющий элемент или для реабилитации детей с ДЦП.

Испытатели проводят в ваннах по несколько суток, самый длительный эксперимент проходил в течение 56 дней. Участники живут по циклограмме, их просят минимизировать количество движений, а при необходимости провести исследования вне стенда их вывозят на каталке для того, чтобы лишний раз не нагружать мышцы и сохранить чистоту эксперимента.  Исследования, связанные с моделированием невесомости с помощью иммерсии, проходят в ИМБП РАН с 1970-х гг., и до сих пор ученые находят новую информацию.

«Обычно в медицинских исследованиях счет идет на сотни, а то и на тысячи испытателей. У нас счет идет хорошо, если на десятки, выборка в эксперименте очень небольшая. Поэтому мы собираем данные и даже ищем данные советских времен, чтобы сравнивать опыт. В этом году мы будем проводить так называемый чистый эксперимент. То есть только погружение в сухую иммерсию без профилактики, а в следующем году проведем исследование с электромиостимуляцей и будем сравнивать, какой эффект дает электромиостимуляция при сухой иммерсии», ― рассказали ученые ИМБП РАН.

Сейчас в ИМБП РАН объявлен набор исследователей для участия в эксперименте. Подробности можно найти в социальных сетях института.

Искусственная гравитация

Еще один уникальный научный стенд ИМБП РАН ― центрифуга короткого радиуса, с помощью которой ученые могут создать искусственную гравитацию в условиях космического полета.

Задача крупных центрифуг, установленных в Центре подготовки космонавтов, ― познакомить космонавтов с перегрузками и научить управлять кораблем в условиях этих перегрузок. У аппарата в ИМБП задача другая ― воспроизвести гравитацию, которая в перспективе может стать еще одним элементом системы профилактики, наравне с физическими нагрузками, которыми космонавты сегодня занимаются по два часа ежедневно.

«Какие средства профилактики есть на борту космической станции? Обязательное средство ― это беговая дорожка, по которой космонавт бегает в условиях невесомости. Есть велотренажеры, силовые тренажеры, резиновые силовые элементы. Используется система электромиостимуляции и специальные костюмы. Экспериментальные тесты показали, что этих систем профилактики недостаточно, чтобы полностью нивелировать эффект невесомости. <…> Центрифуга короткого радиуса восстанавливает для организма гравитацию.  Исследователи, которые занимаются вопросами гравитационной физиологии, говорят, что это единственный тренажер, который может восстановить тургор ― давление жидкости на сосуды», ― рассказал руководитель пресс-службы ИМБП РАН Олег Волошин.

Такая установка может появиться на Российской орбитальной станции, которую планируют отправить на орбиту к концу десятилетия.

Материал подготовлен при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ