Реакции сердечно-сосудистой системы на упражнения для ног в условиях микрогравитации (STAMAS)

Одной из основных проблем космических исследований является негативное влияние длительного пребывания в условиях очень низкой гравитации (т.е. состояние, которое часто называют микрогравитацией или невесомостью) на здоровье космонавтов. В этом необычном состоянии организм человека подвергается процессу адаптации, часто называемому «декондиционированием», что приводит к значительной потере костной и мышечной массы, гормональным изменениям, а также модификациям важных сердечно-сосудистых параметров. Хотя новое физиологическое состояние адекватно условиям микрогравитации, оно становится непригодным по возвращении на Землю. Следовательно, после миссии космонавты испытывают различные проблемы со здоровьем и должны пройти интенсивную программу реабилитации. Сердечно-сосудистая недостаточность возникает в основном из-за смещения крови из нижних конечностей в верхнюю часть тела, вызванного отсутствием силы тяжести. В долгосрочной перспективе (т. дней) это вызывает потерю крови и жидкости организма. В краткосрочной перспективе (т. минут) вызывает изменения артериального давления и частоты сердечных сокращений.

В этом исследовании, финансируемом Европейским Союзом в рамках проекта STAMAS, мы намерены оценить, могут ли физические упражнения для ног привести к смещению крови к нижним конечностям, тем самым уменьшая смещение жидкости вверх, вызванное невесомостью. В более общем плане мы стремимся исследовать краткосрочную реакцию сердечно-сосудистой системы на упражнения для ног в условиях, подобных микрогравитации. После четкого понимания этих явлений мы разработаем контроллер, который, отслеживая физиологический взгляд субъекта, будет вычислять соответствующий режим упражнений для стабилизации его / ее сердечно-сосудистых параметров до желаемых безопасных значений. Наш вклад обеспечит лучшее понимание сердечно-сосудистой системы и определит физиологическую основу для разработки новых устройств противодействия сердечно-сосудистой недостаточности во время космического полета на основе непрерывных упражнений для ног.

Протокол, который мы предлагаем в этом документе, представляет минимальные риски для наших потенциальных испытуемых, но может внести важный вклад. Сердечно-сосудистые параметры, которые мы намерены анализировать: артериальное давление, частота сердечных сокращений и объем крови в ногах. Эти сигналы будут получены неинвазивно и с минимальными рисками. Упражнения для ног будут выполняться с помощью степпинга (MARCOS), ранее разработанного в нашей лаборатории. MARCOS позволяет варьировать сопротивление, прикладываемое к движениям разгибания колена, и, следовательно, позволяет систематически оценивать различную интенсивность упражнений. Наконец, условия микрогравитации можно легко имитировать, если положить испытуемых на наклонную платформу головой вниз (т. постельный режим с опущенной головой — HDBR или наклон головы вниз — HDT) во время сеансов упражнений, вызывая тем самым смещение жидкости организма к грудной клетке. Наиболее эффективный угол наклона оказался равным -6°, что представляет лишь минимальный риск для испытуемых. На практике испытуемые удобно ложатся на платформу с отрицательным наклоном и выполняют шагание с разной интенсивностью, в то время как их сердечно-сосудистые параметры отслеживаются и записываются в зашифрованном виде для последующего анализа.