СОДЕРЖАНИЕ
Обзоры
Гущин В.И., Рюмин О.О., Карпова О.И., Розанов И.А., Швед Д.М., Юсупова А.К. Перспективы психологической поддержки в межпланетных экспедициях
|
|
|
В статье обобщен и систематизирован опыт организации и проведения психологической поддержки в орбитальных космических полетах; описаны методы психологической поддержки, существующие в настоящее время и доступные к применению в предстоящих пилотируемых межпланетных полетах; рассмотрены психологически неблагоприятные факторы автономных межпланетных полетов, а также меры по их профилактике, включая перспективные средства психологической поддержки.
Ключевые слова: пилотируемые космические полеты, межпланетные космические полеты, психологические факторы межпланетных полетов, психологическая поддержка, виртуальная реальность.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022. Т. 56. № 5. С. 5-13.
DOI: 10.21687/0233-528X-2022-56-5-13
|
|
|
Бубеев Ю.А., Усов В.М., Поляков А.В., Михайлюк М.В. Имитационное моделирование с помощью виртуального окружения режимов управления летающими аппаратами на лунной станции для изучения операторской деятельности в изоляционных экспериментах
|
|
|
В обзоре рассмотрена возможность применения технологий виртуальной реальности и 3D-визуализации для исследования в лабораторных условиях взаимодействия космонавтов с роботами при внутрикорабельной деятельности (ВнуКД). Представлено обоснование сценариев применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) на лунной станции для изоляционных экспериментов. В результате проведения исследования получено: 1) описание прототипов БПЛА для инспекции замкнутых пространств на Земле, что дает основание воспроизвести средствами виртуального окружения применение БПЛА типа мультикоптеров на лунной станции; 2) обоснование применения автономных БПЛА при ВнуКД на лунной станции с учетом опыта разработки летающих аппаратов Free-Flyers Units Astrobee NASA (далее – FFU) на Международной космической станции; 3) обоснование применения средств виртуального окружения на базе оригинальной системы VirSim применительно к ВнуКД на лунной станции.
Разработаны имитационные модели для виртуальной среды и рекомендации для постановки исследовательских задач в изоляционных экспериментах, включая: 1) задание сценариев применения БПЛА, способов планирования маршрутов и циклограммы работ БПЛА; 2) моделирование условий автономной навигации и управления квадрокоптером (локального позиционирования и локальной навигации) во внутренней среде станции; 3) ручное пилотирование мультикоптеров; 4) использование виртуальных и реальных органов управления БПЛА типа пульта; 5) сравнение вариантов построения системы отображения информации с использованием видеопотока с камер БПЛА, данных 2D-электронной карты и 3D-картины интерьера станции в масштабе реального времени; 6) направления проектирования сценариев применения БПЛА в потенциально возможных опасных ситуациях на лунной станции, включая поддержку выполнения экстренных мероприятий при возникновении непредвиденных событий.
Потенциальной сферой внедрения получаемых в изоляционных экспериментах результатов могут быть рекомендации по сценариям применения БПЛА на посещаемых лунных станциях.
Ключевые слова: изоляционные эксперименты, системы виртуального окружения, лунная станция, инспекция замкнутого пространства, БПЛА, квадрокоптеры.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022. Т. 56. № 5. С. 14-28.
DOI: 10.21687/0233-528X-2022-56-5-14-28
|
|
|
Баранцева М.Ю., Мухамедиева Л.Н., Озеров Д.С., Пахомова А.А., Лашуков П.В., Грабеклис И.А. Токсикологические проблемы влияния лунной пыли на биологические объекты
|
|
|
Совершение человеком длительных лунных миссий потребует токсиколого-гигиенической оценки биологической активности лунной пыли, как одного из основных факторов, лимитирующих длительность работы человека на поверхности Луны.
В обзоре обобщены результаты научных исследований, направленных на изучение токсического процесса острого и хронического действия лунной пыли и имитаторов при ингаляционном и интратрахеальном введении животным. Проведен анализ биологической активности частиц, после их проникновения в дыхательные пути и ткани легких. Основываясь на современном представлении о патогенезе легочного фиброза, сформулирована гипотеза пути развития токсического процесса поражения легких при действии лунной пыли: механическое повреждение частицами альвеолярного эпителия, увеличение проницаемости микрососудов, развитие местных и системных воспалительных реакций аутоиммунного генеза, активация цитокиновой регуляции воспалительного и фибропластического процесса в легких и сердце.
Ключевые слова: лунная пыль, имитаторы лунной пыли, токсичность лунной пыли, воспаление, фиброз легких, перекисное окисление липидов, цитокины
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022. Т. 56. № 5. С. 29-37.
DOI: 10.21687/0233-528X-2022-56-5-29-37
|
|
|
Гайнуллина Д.К., Швецова А.А., Тарасова О.С. Механизмы влияния ацидоза на тонус кровеносных сосудов
|
|
|
Активность многих физиологических механизмов зависит от pH, поэтому поддержание нормального pH внутренней среды организма является одной из важных задач регуляции гомеостаза.
В организме могут происходить сдвиги кислотно-щелочного равновесия в результате как патологических, так и физиологических процессов. «Физиологический ацидоз» возникает в скелетных мышцах при физической нагрузке: при сокращении мышц может происходить значительное снижение pH в мышечных волокнах и интерстиции. Однако после прекращения сокращений уровень pH довольно быстро возвращается к норме, что во многом обеспечивается работой кровеносной системы, удаляющей продукты метаболизма из мышцы. Ацидоз вызывает расширение сосудов благодаря влиянию на активность многочисленных механизмов в гладкомышечных и эндотелиальных клетках, подавлению вазоконстрикторных нервных влияний. Расширение кровеносных сосудов и увеличение мышечного кровотока под действием ацидоза способствуют восстановлению работоспособности скелетных мышц после интенсивных сокращений.
Ключевые слова: ацидоз, скелетная мышца, артерии, сосудистая система.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022. Т. 56. № 5. С. 38-45.
DOI: 10.21687/0233-528X-2022-56-5-38-45
|
|
|
Экспериментальные и общетеоретические исследования
Савин С.Н., Войтулевич Л.В., Гришин А.П., Киреев К.С. Анализ результатов медицинского отбора кандидатов в космонавты 2019–2020 гг.
|
|
|
Статья посвящена анализу результатов заочного и очного этапов медицинского отбора кандидатов в космонавты, проведенного в 2019–2020 гг. в рамках 3-го открытого конкурса. Изложен порядок проведения медицинского отбора и перечислены основные причины дисквалификации претендентов по состоянию здоровья. Проведен анализ основных причин дисквалификации. Даны рекомендации по оптимизации медицинского отбора в будущем.
Ключевые слова: медицинский отбор, кандидат в космонавты, медицинские требования.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022. Т. 56. № 5. С. 46-50.
DOI: 10.21687/0233-528X-2022-56-5-46-50
|
|
|
Скедина М.А., Ковалева А.А., Потапов М.Г. Возможность применения комплексного метода экспресс-оценки функционального состояния центральной нервной системы у космонавтов
|
|
|
В наземных экспериментах, моделирующих космические условия изоляции и невесомости: проект «Марс-500» (105- и 520-суточная изоляция), 5- и 21-суточная «сухая» иммерсия, был апробирован комплексный метод экспресс-оценки энергетической и электрической активности головного мозга, определяющий текущее функциональное состояние центральной нервной системы (ФС ЦНС) и ее адаптационные возможности.
В основе метода – синхронная регистрация показателей: электроэнцефалограммы (ЭЭГ), уровня постоянных потенциалов (УПП) и дополнительных психофизиологических тестов. К анализируемым характеристикам относятся: тип паттерна ЭЭГ, относительное значение мощности в θ- (4–8 Гц), α- (8–13 Гц) и β-1- (13–25 Гц) диапазонах ЭЭГ-спектра, усредненное значение УПП, ΔУПП, характер и выраженность межполушарной асимметрии УПП.
Метод позволил оценить ФС ЦНС добровольцев при напряжении, обусловленном действием психологических и физиологических стресс-факторов, адаптации к новым условиям, утомлении, реадаптации.
Рассматривается возможность применения комплексного метода экспресс-оценки ФС ЦНС у космонавтов до и после космического полета, а также в период реабилитации.
Ключевые слова: космический полет, наземные эксперименты, изоляция, «сухая» иммерсия, адаптация, электроэнцефалография, уровень постоянного потенциала.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022. Т. 56. № 5. С. 51-59.
DOI: 10.21687/0233-528X-2022-56-5-51-59
|
|
|
Лучицкая Е.С., Фунтова И.И. Возможности оценки силовых и энергетических характеристик сердечной мышцы в условиях невесомости методом баллистокардиографии
|
|
|
Статья посвящена оценке силовых и энергетических характеристик сердечной мышцы в условиях невесомости. Используется метод пространственной баллистокардиографии. Исследования проведены с участием российских космонавтов, выполнявших космические полеты разной длительности. Запись физиологических сигналов осуществлялась с использованием прибора «Кардиовектор». Эксперимент проводился дважды до полета, ежемесячно в полете, а также на +3–4-е и +7–8-е сутки после возвращения на Землю.
Показано, что сила сердечного сокращения существенно не меняется, а энергия снижается, что может объясняться принципом экономизации работы сердца в условиях космического полета. Дальнейшее увеличение длительности пребывания в космическом пространстве не приводит к существенному снижению энергии до тех параметров, которые могли бы свидетельствовать о возможных признаках и рисках энергетического дефицита.
Ключевые слова: баллистокардиография, сила сердечного сокращения, энергия сердечного сокращения, космический полет.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022. Т. 56. № 5. С. 60-64.
DOI: 10.21687/0233-528X-2022-56-5-60-64
|
|
|
Белова С.П., Зарипова К.А., Шарло К.А., Шенкман Б.С., Немировская Т.Л. Роль АМФ-активируемой протеинкиназы в регуляции кальций-зависимого и убиквитин-протеасомного сигнальных путей при функциональной разгрузке мышц
|
|
|
Проведена проверка гипотезы о возможности регулирования кальций-зависимых сигнальных путей и экспрессии Е3-лигаз в скелетной мышце при ее разгрузке через управление фосфорилированием АМФ-активируемой протеинкиназы (AMПK). 32 крысы-самцы линии Вистар были распределены на 4 группы, по 8 крыс в каждой: виварный контроль с введением плацебо (группа С), контроль с введением метформина (300 мг/кг, перорально) (группа СM), вывешивание с введением плацебо (группа НS), вывешивание с введением метформина (группа НSM).
Эксперимент проводили 3 сут, исследовали m. soleus. По сравнению с группой С в группе HS уровень pAMПK был снижен на 46 %, а содержание АТФ повышено на 49 % (p < 0,05); повышен уровень pCaMK II, уровни экспрессии мРНК CaN, SERCA2a и Calpain 1 (на 483, 87, 41 и 62 % соответственно; p < 0,05). В группе HS были повышены уровни экспрессии Е3-лигаз MuRF1, MAFbx и убиквитина (на 167, 146 и 191 % соответственно; p < 0,05) относительно группы контроля. Введение метформина при вывешивании предотвращало все описанные изменения.
Введение метформина при 3-суточной функциональной разгрузке крыс предотвращало снижение в ней уровня pAMПK и повышение АТФ, влияло на регуляцию кальций-зависимых сигнальных путей через экспрессию и уровень фосфорилирования таких его маркеров, как CaMK, CaN, SERCA2a и Calpain-1, частично предотвращало повышение экспрессии ключевых маркеров убиквитин-протеасомного пути MuRF1, MAFbx и убиквитина.
Ключевые слова: функциональная разгрузка мышц, ATФ, AMПK, MuRF1, MAFbx, метформин.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022. Т. 56. № 5. С. 65-76.
DOI: 10.21687/0233-528X-2022-56-5-65-76
|
|
|
Сухотерин А.Ф., Пащенко П.С., Шаповалов П.А. Структурные преобразования в дорсальном вагусном комплексе после острого и хронического воздействия гравитационных перегрузок.
|
|
|
Проведено исследование влияния 21-суточного ограничения подвижности крыс с помощью тесных клеток на активные механические свойства постуральной и локомоторной мышц.
Статья посвящена изучению структурных преобразований, происходящих в нервных центрах дорсального вагусного комплекса при воздействии перегрузок краниокаудального направления в эксперименте. Моделирование воздействия перегрузок осуществляли на центрифуге с радиусом плеча 1,5 м. Эксперименты проводили на белых беспородных крысах-самцах. Исследование включало световую и электронную микроскопию, морфометрическую обработку и статистический анализ полученных данных.
После острого воздействия перегрузок в исследованных вегетативных центрах отмечены преимущественно реактивные изменения в межнейронных синапсах, нейронах и нервных волокнах. Систематическое воздействие данного экстремального фактора приводит к кумуляции деструктивных преобразований в виде межнейронной дезинтеграции и расстройств гемомикроциркуляции, что может приводить к нарушению вегетативной регуляции функций организма.
Ключевые слова: дорсальный вагусный комплекс, стресс, адаптация, гипергравитация.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022. Т. 56. № 5. С. 77-84.
DOI: 10.21687/0233-528X-2022-56-5-77-84
|
|
|
Рыбальченко О.В., Орлова О.Г., Капустина В.В., Попова Е.В., Кутник И.В. Особенности образования микробных сообществ пробиотическими бактериями lactobacillus plantarum 8pa-3 на различных носителях в условиях космического полета
|
|
|
В работе представлен сравнительный анализ микробных сообществ, образованных пробиотическими лактобактериями Lactobacillus plantarum 8PA-3 на различных носителях в космических экспериментах «Биопленка» в экспедициях МКС-53, МКС-54 и МКС-56.
Объектом исследования в период этих экспедиций служили клетки L. plantarum 8PA-3, развивающиеся на микроцеллюлозных сорбентах, полистироле и различных порошковых и пластинчатых полимерных подложках. Одновременно с исследованиями в условиях микрогравитации аналогичные эксперименты проводили в наземных условиях. Формирование микробных сообществ на поверхности различных подложек исследовали методами трансмиссионной (ТЭМ) и сканирующей (СЭМ) электронной микроскопии.
Сравнительный анализ микробных сообществ, развивающихся на различных носителях в космических и наземных условиях, позволил оценить в динамике особенности их развития. Полученные данные об ультратонком строении биопленочных и планктонных форм клеток L. plantarum 8PA-3, участвующих в развитии микробных сообществ в условиях микрогравитации, свидетельствуют об особых морфофизиологических свойствах клеток, а также о структурных особенностях самих биопленок.
Ключевые слова: космический эксперимент, микрогравитация, биопленки, пробиотические бактерии, полимерные носители, электронная микроскопия, Lactobacillus plantarum 8PA-3.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022. Т. 56. № 5. С. 85-95.
DOI: 10.21687/0233-528X-2022-56-5-85-95
|
|
|
Иорданишвили А.К. Парафункции жевательных мышц у летного состава: встречаемость и патогенез (клинико-экспериментальное исследование)
|
|
|
В работе на основании выполненного клинико-экспериментального исследования представлены сведения о встречаемости парафункций жевательных мышц у различных категорий летного состава, а также патогенез развития этой патологии при воздействии на организм хронической гипергравитации и вибрации.
Показано, что среди летного состава парафункции жевательных мышц встречаются в 12,4–20,5 % случаев, протекающих в безболевой форме, и приводят к патологической стираемости твердых тканей зубов или усугублению хронического генерализованного пародонтита. Наиболее часто развиваются парафункции жевательных мышц у летчиков вертолетной (20,5 %) и истребительной (18,9 %) авиации, что связано с неблагоприятным воздействием на их организм хронической вибрации и гипергравитации, влияние которых на летный состав военно-транспортной и гражданской авиации выражено в меньшей степени.
Экспериментально показано, что в патогенезе парафункций жевательных мышц при воздействии на организм хронической вибрации и гипергравитации важную роль играют нарушения кровоснабжения, гипоксия мышечной ткани и нарушение механизмов транскапиллярного обмена. Изменения интенсивности свечения адренергических нервных волокон и активности ацетилхолинэстеразы в тканях жевательных мышц, возникающие при длительном воздействии гипергравитации и вибрации, могут служить одним из патогенетических аспектов развития среди летчиков истребительной и вертолетной авиации парафункций жевательных мышц, а также повышенной их утомляемости.
Ключевые слова: летный состав, жевательный аппарат, жевательные мышцы, парафункция жевательных мышц, факторы авиационного полета, пародонт, вибрация, гипергравитация.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022. Т. 56. № 5. С. 96-101.
DOI: 10.21687/0233-528X-2022-56-5-96-101
|
|
|
Беркович Ю.А., Шалопанова О.А., Буряк А.А. Оптимизация системы освещения растений, обеспечивающей стабилизацию концентрации кислорода в газовой среде в модели БТСЖО с экипажем
|
|
|
Проведено исследование применения биолого-технической системы жизнеобеспечения (БТСЖО) как метода оптимизации режима освещения растений для экономии потребляемой энергии и эквивалентной массы в звене высших растений. Основным условием задачи явилась стабилизация концентрации кислорода в газовой среде гермоотсека. Сопоставление энергозатрат при разных методах оптимизации освещения растений было проведено на примере описанной в литературе экспериментальной БТСЖО с экипажем из 2 человек и посевом листовых овощных растений с посадочной площадью 27 м2. Динамика ежедневных энергозатрат и потребления кислорода экипажем была разделена на 5 этапов в соответствии с заданными уровнями нагрузки. С 8-х по 14-е сутки вегетации капусты китайской ежедневно по регрессионным моделям рассчитывалась оптимальная по критерию минимума эквивалентной массы (для опубликованного сценария лунной экспедиции посещения) плотность потока фотонов и соотношение белого и красного излучений, падающих на посев. По экспериментально полученным ежесуточным регрессионным моделям фотосинтетической продуктивности посева капусты китайской рассчитывали суточную динамику режима освещения для обеспечения потребной экипажу производительности растений по кислороду.
Расчеты показали, что для стабилизации концентрации кислорода в газовой среде разработанный метод позволяет за 7 сут эксперимента понизить затраты энергии на освещение посева на 68 % и повысить коэффициент использования световой энергии посевом в 2,3 раза по сравнению с контрольным посевом, растущим при неизменном круглосуточном освещении. При этом эквивалентная масса системы освещения оранжереи уменьшилась на 30 % по сравнению с контролем.
Ключевые слова: биолого-техническая система жизнеобеспечения, газообмен, эквивалентная масса системы, оптимизация освещения растений.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022. Т. 56. № 5. С. 102-110.
DOI: 10.21687/0233-528X-2022-56-5-102-110
|
|
|
|