Влияние геомагнитных возмущений на функциональное состояние человека в условиях космического полета

В невесомости  различия венозного давления в сосудах  предплечий и голеней сглаживаются. Предположение о повышении центрального венозного давления в полетах  не подтвердилось.

 Более того, оказалось, что в условиях невесомости оно снижается. Исчезновение веса крови облегчает ее движение из вен нижней половины тела к сердцу. Наоборот, отток крови из вен головы, ранее в наземных условиях облегчавшийся действием гравитации, в условиях невесомости оказывается существенно затрудненным. Это вызывает увеличение объема крови в сосудах головы, отечность мягких тканей лица, а также ощущение распирания головы, в некоторых случаях головную боль в первые дни полета (так называемый период острой адаптации). В ответ на эти нарушения возникают рефлексы, изменяющие тонус сосудов головного мозга.

Перераспределение крови в сосудистом русле, изменение  венозного возврата, исчезновение такого существенного фактора, как гидростатическое давление, снижение общих энергозатрат организма - все это влияет на работу сердца. В условиях невесомости изменяется соотношение нагрузки на левые и правые отделы сердца. Это находит отражение в ряде объективных показателей изменений фазовой структуры сердечного цикла, биоэлектрической активности миокарда, диастолическом кровенаполнении полостей сердца, а также в переносимости функциональных проб. В связи с перераспределением крови в сосудистом русле центр тяжести тела смещается в краниальном направлении. В раннем периоде пребывания в невесомости существенное перераспределение крови в сосудистом русле и изменение кровенаполнения полостей сердца воспринимаются афферентными системами организма как информация об увеличении объема циркулирующей крови и вызывают рефлексы, направленные на сброс жидкости.

Изменения водно-электролитного обмена в раннем периоде пребывания в невесомости объясняются преимущественно уменьшением секреции АДГ и ренина, а затем и альдостерона, а также увеличением почечного кровотока, возрастанием клубочковой фильтрации и снижением канальцевой реабсорбции.

В опытах на животных отмечено, что в условиях, моделирующих невесомость, уменьшаются величина так называемой тощей безжировой массы тела и содержание воды в организме, в мышцах возрастает содержание натрия и уменьшается содержание калия, что, возможно, является следствием изменений микроциркуляции.

В невесомости  исчезает нагрузка на позвоночник, прекращается давление на межпозвоночные хрящи, становятся ненужными статические усилия антигравитационных мышц, противодействующие силам земного притяжения и позволяющие на Земле удерживать положение тела в пространстве, снижается общий тонус скелетной мускулатуры, уменьшаются усилия на перемещение как собственного тела, так и утративших вес предметов, изменяется координация движений, характер многих стереотипных в наземных условиях двигательных актов. Космонавт успешно адаптируется к новым условиям мышечной деятельности в невесомости. У него формируются новые двигательные навыки. Во время космических полетов осуществляются тщательно разработанные профилактические тренировки с использованием велоэргометров, упражнений на бегущей дорожке и т. д. В отсутствие этих профилактических мероприятий длительное пребывание в невесомости может вызвать изменения структуры и функции костно-мышечной системы.

Стрессорные воздействия. В условиях космического полета человек  подвергается стрессам, в основе которых лежит комбинация ряда воздействий, в частности резкие изменения влияния гравитационных сил, а именно: переходы от земной гравитации к гипергравитации в начальном периоде космического полета в связи с ускорениями при взлете корабля, переход от гипергравитации к нулевой гравитации во время орбитального полета и возвращение снова через гипергравитацию к земной гравитации при завершении полета. Стрессы, вызванные резкими изменениями влияния гравитации (в основном пребывание в условиях нулевой гравитации), комбинируются со стрессами, вызванными эмоциональным напряжением, напряжением внимания, интенсивными нагрузками и т. д.

К числу стрессорных воздействий относят также факторы, вызывающие космическую болезнь движения. Космическая форма болезни движения, имеющая определенное сходство с морской болезнью, проявляется у части космонавтов на протяжении первых дней полета. В условиях невесомости при быстрых движениях головой наблюдаются симптомы дискомфорта, головокружение, бледность кожных покровов, слюнотечение, выделение холодного пота, изменение частоты сокращений сердца, подташнивание, рвота, изменение состояния центральной нервной системы. Из многих причин, вызывающих болезнь движения, первое место отводится изменениям гемодинамики, в том числе микроциркуляции в сосудах головного мозга.

Согласно современным  данным, в генезе космической формы  болезни движения существенную роль играют частичное выпадение и рассогласование информации, поступающей от различных анализаторных систем, обеспечивающих пространственную ориентацию, в том числе рассогласование информации от различных структур вестибулярного аппарата (в условиях невесомости сохраняется функция полукружных каналов, реагирующих на угловые ускорения при быстрых движениях головы, и выпадает функция отолитов) и несоответствие текущей (необычной в условиях невесомости) информации стереотипам, хранящимся в долговременной памяти центральной нервной системы на уровне коры и подкорковых структур головного мозга.

В большинстве  случаев космонавты сравнительно быстро адаптируются к факторам, вызывающим болезнь движения, и ее проявления исчезают по прошествии первых трех суток полета. В ранние сроки полета изменения состояния сенсорных систем могут сопровождаться нарушениями пространственной ориентации, иллюзорными ощущениями перевернутого положения тела, трудностями координации движения.

Начиная с раннего детского возраста в формировании и реализации программ произвольных локомоторных актов участвуют многие структуры центральной нервной системы, в том числе кора головного мозга, лимбическая и стриарная системы, ретикулярная формация среднего мозга, мозжечок и др. Долговременная память обеспечивает хранение в структурах головного мозга, в том числе в лимбической системе, про-грамм координированных движений. В период острой адаптации к невесомости во время двигательных актов имеет место рассогласование измененной афферентации с программами, хранящимися в долговременной памяти. Это создает конфликтные ситуации, а необходимость экстренной перестройки программ требует напряжения компенсаторных механизмов и является одним из звеньев процесса адаптации к невесомости.

В целом период острой адаптации к невесомости  может быть охарактеризован как стрессорная реакция на комбинированный комплекс специфических (нулевая гравитация) и неспецифических (эмоциональное напряжение в условиях высокой мотивации, интенсивные нагрузки, измененные суточные ритмы) факторов, усугубляющаяся изменениями регионарного кровообращения, особенно в сосудах головы.

После космических  полетов отмечается снижение эритроцитарной массы. Восстановление гематологических показателей происходит в течение 1,5 мес. после завершения полета. Эти сдвиги объясняются компенсаторным уменьшением объема циркулирующей крови в полетах и значительно более быстрым восстановлением объема плазмы крови, чем массы эритроцитов после полетов. Кроме того, эти изменения в невесомости предположительно связывают с уменьшением мышечной массы тела и компенсаторной реакцией, направленной на увеличение кислородного запроса тканей.

Факторы космического полета оказывают влияние на иммунологическую реактивность организма. После космических полетов, превышающих 30 сут, как правило, отмечается снижение функциональной активности клеточных популяций, относящихся к Т-системе иммунитета, и в некоторых случаях появляются признаки сенсибилизации к аллергенам микробной и химической природы. Эти изменения, по-видимому, могут рассматриваться как следствие перестройки системы иммунитета в процессе адаптации к комплексу факторов полета, включающих невесомость, дополнительные стрессы, пребывание в гермообъеме с искусственным климатом. Данные изменения повышают степень риска возникновения инфекционных и аллергических заболеваний. Таким образом, пребывание в условиях невесомости вызывает перестройку функционального состояния организма на различных уровнях его организации.

В условиях антиортостатической  гипокинезии прослеживается стадийность  адаптационных процессов. На примере кровообращения видно, что адаптация наиболее быстро и совершенно осуществляется на уровне системной гемодинамики, менее активна она на уровне регионарного кровообращения, в частности в бассейне сонных артерий, и еще более заторможена на уровне микроциркуляции.

В условиях антиортостатической  гипокинезии изменяется микроциркуляция. Например, в сосудах бульбоконъюнктивы  глаза снижается количество перфузируемых капилляров, изменяется соотношение диаметра артериол и венул; в сосудах глазного дна наблюдаются застойные явления. В отличие от системной гемодинамики компенсаторные изменения в системе микроциркуляции начинают прослеживаться в сравнительно поздние сроки гипокинезии.

Под влиянием гипокинезии  существенно возрастают предрасположенность  к возникновению эмоциональных стрессов и выраженность их вегетативных (сердечных и сосудистых) проявлений с аритмиями сердца и гипертензивными реакциями. В космических полетах возникновение этих изменений удается предупредить с помощью системы профилактических мероприятий. Вместе с тем при снижении требований к здоровью космонавтов или внимания к осуществлению профилактических мероприятий отчетливо возрастает фактор риска.

Реадаптация. При  завершении полета пере-ход от нулевой  гравитации к перегрузкам во время спуска и возвращение к земной гравитации с момента приземления сочетаются со значительным эмоциональным напряжением и являются, по существу, комбинированным стрессом, протекающим в условиях напряженных адаптационных реакций. При этом изменения состояния организма отражают динамику адаптационных и стрессорных реакций.

В период реадаптации  прекращается действие факторов, вызывавших в невесомости дегидратацию, перераспределение крови в сосудистом русле и т. д. Одновременно возникает необходимость экстренной мобилизации адаптационных механизмов, обеспечивающих нормальное функционирование организма в условиях земной гравитации. В ближайшее время после завершения полета проявляются некоторая детренированность сердечно-сосудистой системы, остаточные нарушения микроциркуляции в сосудах головы, изменения реактивности организма и состояния его регуляторных систем. Кровообращение быстро адаптируется к земной гравитации. В частности, после многомесячных полетов застойные явления в области глазного дна и признаки перипапиллярного отека сетчатки глаза исчезают в течение первой недели"после окончания полета.

После космических  полетов продолжительностью до 14 сут  отмечено возрастание активности гипоталамо-гипофизарной и симпатоадреналовой систем. После полетов, продолжавшихся от 2 до 7 мес., обнаружено повышение активности симпатоадреналовой системы при отсутствии признаков повышения активности гипоталамо-гипофизарной системы. Так, после многомесячных полетов характерно возрастание секреции адреналина (максимально в первые сутки) и норадреналина (максимально на 4-5-е сут после приземления) при неизменной концентрации АКТГ, ТТГ, СТГ, циклических нуклеотидов в крови и сниженной концентрации простагландинов прессорной группы и активности ренина плазмы в эти сроки. Соотношения гормонального и медиаторного обмена являются одним из показателей некоторой разбалансированности регуляторных систем организма.

В связи со снижением  ортостатической устойчивости и  измененным стереотипом двигательных актов космонавтам в первые часы после приземления трудно находиться в вертикальном положении и передвигаться без посторонней помощи. В результате адаптационной перестройки быстро восстанавливается стереотип двигательных актов, нормализуются обменные процессы, состояние регуляторных и исполнительных систем организма.

Проблемы, разрабатываемые  современной космической медициной, охватывают широкий круг вопросов, включающих выяснение механизмов адаптации человека к действию факторов полета в невесомости, механизмов реадаптации при возвращении к условиям земной гравитации, совершенствование эффективности управления этими процессами.

Список  литературы

1.Зайко Н.Н. Патологическая физиология. Медицина, 1994

2.Саркисов Д.С. Общая патология человека.  Медицина, 1997

3.Гольдберг, Новицкий. Патологическая физиология. Медицина, 2003

4.www.wikipedia.ru