KOSMONAUTIX CZ: Klíčové problémy reprodukce člověka ve vesmíru

Jednou z důležitých oblastí biomedicínského výzkumu ve vesmíru je problematika reprodukce člověka, ale i jiných živočichů ve vesmíru. Na toto téma byla realizována celá řada výzkumů. Pojďme se podívat na ty nejzajímavější výsledky. Více na webu KOSMONAUTIX.CZ

Foto:

Wikimedia

Výsledky STS 90 - Neurolab I.

Za posledních několik desetiletí se lidé stali stálými obyvateli vesmíru. Zdá se, že lidstvo se blíží dalšímu velkému kroku ve vesmírném výzkumu. V této souvislosti se vynořuje otázka, jaký vliv má prostředí beztíže na lidský organismus, zejména na fungování mozku a nervového systému. Na tuto otázku se snažila odpovědět mise STS-90 Neurolab, kterou v roce 1998 vyslala americká vesmírná agentura NASA.

Během této 16 denní mise sedmi astronautů bylo na palubě raketoplánu Columbia provedeno 26 experimentů v oblasti neurovědy. Tyto experimenty měly za úkol zkoumat vliv mikrogravitace na různé funkce mozku a nervového systému. Hlodavci byli vystaveni různým podmínkám, aby se zjistilo, jak mikrogravitace ovlivňuje vestibulární systém a rovnováhu. Byly zkoumány změny v růstu a vývoji nervových buněk a synapsí v prostředí beztíže. Zkoumalo se, jak mikrogravitace ovlivňuje plastické změny v mozku, včetně učení a paměti. Testovacími subjekty byli hlodavci, hmyz, plži, dvě druhy ryb a posádka raketoplánu. Mise byla výsledkem spolupráce NASA, několika domácích partnerů a kosmických agentur Kanady (CSA), Francie (CNES) a Německa (DARA), stejně jako Evropské kosmické agentury (ESA) a Národní agentury pro vývoj vesmíru Japonska (NASDA). Většina experimentů byla provedena v tlakovém modulu Spacelab, který byl umístěn v nákladovém prostoru Columbie. Experimenty byly připraveny osmi týmy. Čtyři týmy (s celkovým počtem 11 experimentů) používaly posádku raketoplánu jako subjekty a další čtyři týmy (s 15 experimenty) zkoumaly zvířecí subjekty. Týmy, které zkoumaly lidské subjekty, byly týmy autonomní nervové soustavy, senzorické motoriky a výkonu, vestibulární a spánkové týmy. Týmy se zvířecími subjekty byly týmy neuronální plasticity, savčího vývoje, akvatické a neurobiologické týmy.

Mikrogravitace versus mozek...

Výsledky těchto experimentů byly překvapivé. Zjistilo se, že mikrogravitace má velký vliv na fungování mozku a nervového systému. Hlodavci, kteří byli vystaveni prostředí beztíže, měli potíže s rovnováhou a koordinací pohybů. Také se zjistilo, že mikrogravitace ovlivňuje růst a vývoj nervových buněk a synapsí. Zkoumání plastických změn v mozku ukázalo, že mikrogravitace může mít vliv na učení a paměť. Studie také ukázaly, že mikrogravitace ovlivňuje nervovou signalizaci v mozku a v periferní nervové soustavě.

Tyto výsledky mají důležité důsledky nejen pro kosmický výzkum, ale také pro medicínu. Rozumět tomu, jak mikrogravitace ovlivňuje fungování mozku a nervového systému.

Člověk, gravitace a přetížení...

Když se starší muž rychle postaví po probuzení, zažívá závratě a padne. Bojový pilot zatáhne svůj letoun do těsného obratu a téměř omdlívá. Co spojuje tyto dva případy? V obou situacích je kardiovaskulární systém (srdce a krevní cévy) vystaven stresu způsobenému gravitací. Protože hlava je nad srdcem, když stojíme nebo sedíme, kardiovaskulární systém musí pracovat proti gravitaci, aby udržel průtok krve do mozku. Osoba, jejíž kardiovaskulární systém má potíže s poskytováním průtoku krve do mozku při stání, trpí ortostatickou intolerancí.

Proč byl výzkum ortostatické intolerance pro Neurolab závažným tématem? Po návratu na Zemi také astronauti zažívají ortostatickou intoleranci. Výsledky experimentů provedených během předchozích kosmických misí ukázaly, že zatímco před letem se všichni členové posádky mohli snadno postavit a stát klidně po dobu 10 minut, po letu se 60 procent z nich muselo posadit před uplynutím 10 minut. Někteří prokázali významné poklesy krevního tlaku, zatímco jiní potřebovali sedět přesto, že jejich krevní tlak byl zdánlivě normální, ale nízký. Tým autonomního nervového systému na Neurolabu chtěl odhalit, jaké změny v kontrole krevního tlaku během letu vedou k problémům, kterým astronauti čelí po letu.

Vědecké vybavení, které bylo na palubě raketoplánu Columbia během mise STS-90 Neurolab, umožnilo provést unikátní výzkum, který nám pomohl pochopit, jak mikrogravitace ovlivňuje fungování mozku a nervového systému. Tyto výzkumy mají důležité důsledky nejen pro kosmický výzkum, ale také pro medicínu a nové možnosti výzkumu kosmického prostoru.

Téma, může být klíčové pro léčbu řady onemocnění. Například, vliv mikrogravitace na nervovou signalizaci by mohl pomoci při výzkumu léčby neuropatické bolesti a jiných poruch nervové soustavy. Stejně tak pochopení plastických změn v mozku může pomoci v boji proti Alzheimerově chorobě a dalším onemocněním spojeným s degradací mozku.

Závěrem...

Tyto výsledky mají důležité důsledky nejen pro kosmický výzkum, ale také pro medicínu. Rozumět tomu, jak mikrogravitace ovlivňuje fungování mozku a nervového systému. Tyto výzkumy také nabízejí nové možnosti pro výzkum kosmického prostoru. Pochopení toho, jak mikrogravitace ovlivňuje mozku a nervový systém, může pomoci při plánování dlouhodobých kosmických letů, jako jsou cesty na Mars a další planetární tělesa. Díky těmto výzkumům se můžeme dozvědět více o tom, jak se naše tělo přizpůsobuje prostředí beztíže a jak bychom mohli tuto adaptaci využít pro další výzkum a kosmické cesty. 

Zdroje:

NASA. (2003). STS-90 Neurolab. https://www.nasa.gov/mission_pages/neurolab/index.html

http://www.spacefacts.de/mission/english/sts-90.htm

Homick, J. L. (2002). Neurolab: exploring the effects of microgravity on the nervous system. Aviation, space, and environmental medicine, 73(9), 880-885.

Harm, D. L. (2001). The Neurolab Spacelab mission: Neuroscience research in space. Neuroscience research program bulletin, 39(1), 1-8.

Rosenzweig, E. S., Salehi, A., Liang, H., & Nadkarni, N. (2009). The Neurolab Spacelab mission: studying the effects of microgravity on the developing nervous system. Gravitational and Space Biology, 22(2), 13-20.

Test NASA-TLX vznikl pro hodnocení zátěže pilotů a astronautů... Nyní testuje zdravotní sestry

Není pochyb o tom, že práce sester na jednotce intenzivní péče představuje značnou kognitivní i emocionální zátěž. Vědomí, že na bezchybné práci závisí životy pacientů, práce v časové tísni a s moderní lékařskou technologií jsou všechno stresory, které významným způsobem ovlivňují pracovní zátěž sester. Není překvapením, že z hlediska kognitivní a emocionální zátěže je práce sester na jednotkách intenzivní péče do určité míry podobná práci v některých profesích v letectví či kosmonautice. Právě pro účely hodnocení úrovně pracovní zátěže exponovaných profesí NASA vyvinula speciální nástroj, který nese název NASA-TLX. V následujících řádcích se seznámíme se zajímavou studií amerických zdravotnických expertů, kteří metodu NASA-TLX využili k hodnocení pracovní zátěže na jednotkách intenzivní péče pro děti a dospělé.

V hlavní roli zátěž...

Zátěž zdravotních sester je často diskutovaným tématem v oblasti zdravotnictví. V nedávné studii publikované v časopise Intensive & Critical Care Nursing se autoři zaměřili na měření celkové pracovní zátěže sester na neonatologických, pediatrických a dospělých jednotkách intenzivní péče. Výsledky studie naznačují, že zátěž zdravotních sester se liší podle typu jednotky intenzivní péče.

Test pro astronauty i sestry...

Pro měření celkové pracovní zátěže byl použit NASA Task Load Index (TLX), který je standardním nástrojem pro měření subjektivní zátěže v různých pracovních prostředích. Tento nástroj se skládá ze šesti položek, které měří různé aspekty pracovní zátěže, včetně mentální a fyzické zátěže, úrovně stresu a únavy.

Výsledky studie ukázaly, že zátěž zdravotních sester na neonatologických jednotkách byla nejvyšší z celkového počtu testovaných jednotek. Tento výsledek byl způsoben vysokým počtem pacientů, kteří potřebují speciální péči a pozornost, což vyžaduje větší úsilí sester. Sestry na pediatrických jednotkách měly mírně nižší zátěž než sestry na neonatologických jednotkách, ale stále byla vyšší než u sester na dospělých jednotkách.

Autoři této studie zároveň identifikovali několik faktorů, které ovlivňují zátěž zdravotních sester. Kromě počtu pacientů a jejich zdravotního stavu, se mezi faktory, které mohou ovlivnit pracovní zátěž sester, řadí také přítomnost rodiny pacientů, délka směny a dostupnost zdravotnických prostředků.

Zátěž zdravotních sester může mít negativní dopad na jejich fyzické a psychické zdraví, což může vést k vyhoření, stresu a neschopnosti pracovat efektivně. Proto je důležité, aby zdravotnická zařízení poskytovala dostatečnou podporu a zdroje, které mohou pomoci snížit pracovní zátěž sester. To může zahrnovat zvýšení počtu personálu, vylepšení pracovních podmínek, a poskytování školení a podpory pro sestry, které mohou pomoci snížit stres a zlepšit jejich schopnosti řešit výzvy spojené s péčí o pacienty.

Dalším důležitým faktorem pro snížení pracovní zátěže sester může být zlepšení komunikace a spolupráce mezi členy týmu. Když jsou zdravotní sestry a další členové týmu schopni účinně spolupracovat a sdílet odpovědnost za péči o pacienty, může to snížit individuální zátěž sester a zlepšit celkovou kvalitu péče.

Závěr...

V závěru je důležité podotknout, že zátěž zdravotních sester je složitým problémem, který vyžaduje celkové posouzení pracovního prostředí a efektivní řešení na úrovni organizace. Použití nástrojů, jako je NASA Task Load Index, může pomoci identifikovat oblasti, které potřebují zlepšení, a umožnit organizacím zlepšit podmínky pro práci sester a celkovou kvalitu péče o pacienty.

Tubbs-Cooley, H.L., et al. The NASA Task Load Index as a measure of overall workload among neonatal, paediatric and adult intensive care nurses. Intensive & Critical Care Nursing (2018), https://doi.org/10.1016/j.iccn.2018.01.004

Foto: Peter K Burian/Wikimedia: Premature infant in an incubator at Mcmaster Children's Hospital NICU

Jóga ve vesmíru

Jóga je starobylá praxe, která spojuje tělo, mysl a ducha. Může mít také mnoho přínosů pro zdraví a pohodu člověka, zejména v extrémních podmínkách jako je kosmický let. V tomto článku se podíváme na hypotézu významné americké expertky v oblasti kosmické medicíny Joan Vernikos (Vernicos et al. 2012), která říká, že jóga terapie by mohla být doplňkem k současným protiopatřením pro zlepšení fyzického a emocionálního stavu astronautů před, během a po letu do vesmíru .

Těžká práce astronautů ... 

Kosmický let je jednou z nejvíce náročných a stresujících situací, kterým se člověk může vystavit. Astronauti musí čelit řadě fyzických a psychologických výzev, jako jsou mikrogravitace, izolace, monotónnost, změny spánku a cirkadiánního rytmu, radiace a riziko nehod. Tyto faktory mohou negativně ovlivnit jejich svalovou sílu, kostní hustotu, kardiovaskulární systém, imunitu i náladu.

Proti těmto nepříznivým účinkům se používají různé protiopatření (countermeasures), jako jsou cvičení na speciálním vybavení (např. běžeckém pásu nebo ergometru), farmakologické přípravky nebo psychologická podpora. Tyto metody jsou však nedostatečné nebo mají vedlejší účinky.

Prastaré řešení nových problémů... 

Vernikos et al. (2012) navrhují alternativní přístup k prevenci a léčbě problémů spojených s kosmickým letem: jóga terapii.

Jde o aplikaci principů a technik jógy na konkrétní zdravotní potřeby jednotlivce nebo skupiny. Zahrnuje praktiky jako ásany (pozice těla), pránájámu (dechové cvičení), dhjánu (meditaci), mantry (zvuky) nebo mudry (gesta). Cílem je harmonizovat tělo, mysl a ducha pomocí sebeuvědomování, relaxace a rovnováhy.

Vernikos et al. (2012) tvrdí, že jóga terapie by mohla být užitečná pro astronauty z následujících důvodů:

1) Pomáhá posilovat svaly i kosti bez potřeby velkého zatížení nebo odporu.

2) Podporuje pružnost kloubů i páteře a prevenci kontraktur.

3) Stimuluje oběh krve i lymfy a pomáhá regulovat krevní tlak i srdeční frekvenci.

4) Posiluje imunitní systém i endokrinní systém a snižuje záněty.

5) Uvolňuje napětí ve svalech i nervovém systému a redukuje stres i úzkost.

6) Zlepšuje spánek i cirkadiální rytmus pomocí dechu i meditace.

7) Rozvíjí pozornost i pam ěť a podporuje kreativitu i rozhodování .

8) Poskytuje smysl pro propojení se sebou samým i s ostatními a pomáhá zvládat osamělost i izolaci.

Lze tedy říci, že... 

Jóga terapie je zajímavou a slibnou možností pro zlepšení zdraví a pohody astronautů před, během i po kosmickém letu. Její výhody jsou mnohostranné a komplexní a mohou doplnit nebo nahradit současná protiopatření. Vernikos et al. (2012) navrhují, že by se měla provést pilotní studie s malou skupinou astronautů, kteří by pravidelně praktikovali Jóga terapii na Zemi i ve vesmíru. Taková studie by mohla potvrdit nebo vyvrátit hypotézu vědců a poskytnout důkazy pro další výzkum a aplikaci této metody.

Zdroj:

Vernikos J., Deepak A., Sarkar D. K., Rickards C. A. & Convertino V. A. (2012) Yoga Therapy as a Complement to Astronaut Health and Emotional Fitness–Stress Reduction and Countermeasure Effectiveness Before, During, and in Post-Flight Rehabilitation: a Hypothesis. Gravitational and Space Biology, 26, 65-76.

Foto: Pixabay