Исследование адаптивных возможностей человека в условиях длительного пребывания в автономной системе жизнеобеспечения

STUDY OF HUMAN ADAPTIVE POSSIBILITIES DURING PROLONGED STAY IN AUTONOMOUS LIFE SUPPORT SYSTEM



С.И. Сороко
S.I. Soroko
soroko@iephb.ru
заведующий лабораторией Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук, член-корреспондент РАН, действительный член РАЕН, лауреат Государственной премии СССР, доктор медицинских наук, профессор
Head of the Laboratory, Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, corresponding member of Russian Academy of Sciences, full member of Russian Academy of Natural Sciences, recipient of the State Prize of the USSR, Doctor of Medicine, professor
г. Санкт-Петербург
Saint-Petersburg

Ключевые слова:

  • адаптация
  • моделирование космических полётов
  • социальная изоляция
  • операторская деятельность
  • мозг
  • пластичность нервной системы
  • НБОС-технологии
  • Keywords:

  • adaptation
  • modeling of space flights
  • social isolation
  • operator activity
  • brain
  • plasticity of nervous system
  • EEG-biofeedback technologies
  • В статье рассматриваются особенности индивидуальных механизмов адаптации испытателей к длительной изоляции в замкнутой системе жизнеобеспечения при моделировании космических полётов. Рассмотрена роль пластичности нервной системы в перестройках биоэлектрической активности мозга, качестве операторской деятельности, психологической совместимости членов экипажа. Показана прогностическая ценность разработанных НБОС-технологий для отбора лиц для работы в условиях автономного существования малочисленных коллективов в объектах с замкнутой системой жизнеобеспечения.

    We research specific characteristics of individual mechanisms of human adaptation to long-term isolation in a closed life support system during space flight simulation. The role of the plasticity of the nervous system in the restructuring of the brain bioelectrical activity, the quality of operator activity and psychological compatibility of crewmembers is considered. We also show the predictive value of the developed EEG-biofeedback technologies for the selection of people for working in small teams in the conditions of autonomous existence in objects equipped with a closed life support system.

    Обзор статьи

    Успешным полётам человека в космос и созданию сложной технической и медико-биологической системы его жизнеобеспечения на космических станциях предшествовали многолетние исследования по адаптации и изучению резервных возможностей человека, поиску путей повышения его устойчивости в наземных экспериментах с моделированием факторов космического полёта и длительной изоляции в сурдокамерах, имитаторах космических кораблей, а также во время работы в суровых природных условиях (полярные и высокогорные станции, специальные экспедиции в отдаленные необитаемые районы и т.д.). При этом основное внимание уделялось влиянию на человека основных факторов космического полёта: невесомости, гиподинамии, сенсорной изоляции, изменению параметров внешней среды, различного рода перегрузкам.
    Моделирование факторов невесомости осуществлялось с ограничением подвижности человека с помощью иммобилизации [13], длительного постельного режима [15], пребывания в ограниченном пространстве экспериментальных камер [1; 5; 6; 17; 19], на специальных самолётах-лабораториях [4; 12]. Однако наиболее приближенными к космическим полетам следует считать наземные эксперименты с длительной изоляцией и максимальной имитацией условий полёта в специальных экспериментальных комплексах с автономной системой жизнеобеспечения [7].
    Более полные сведения о результатах этих исследований можно найти в специальных изданиях [2; 3; 7; 14].
    Важное место в медико-биологических научных программах в автономных комплексах занимали психофизиологические исследования. Специальных исследований, направленных на объективное изучение нейрофизиологических механизмов и возможных дезадаптационных нарушений регулирующих функций мозга и его системной деятельности, в то время практически не проводилось в связи со сложностью съёма и телеметрической передачи многоканальной электроэнцефалограммы и вызванных потенциалов, отсутствием у экипажей специалистов, способных выполнять эти методики, отсутствием надёжной аппаратуры и самих подходов к изучению этих сложных функций мозга.
    По инициативе директора Института медико-биологических проблем МЗ СССР академика О.Г. Газенко для проведения этих исследований в период 90- и 120-суточного экспериментов в Наземном экспериментальном комплексе (НЭК) были привлечены сотрудники Лаборатории нейрокибернетики Института экспериментальной медицины АМН СССР, разработавшие оригинальные подходы, позволяющие в биотехнических системах с ЭЭГ-обратными связями изучать авторегуляционные свойства мозга и адаптивную пластичность нейродинамических процессов при воздействии на человека экстремальных факторов внешней среды [9]. Методы были апробированы на полярниках в условиях Антарктиды и оказались достаточно информативными [10].
    Основной целью этих исследований являлось изучение роли пластичности нейродинамических процессов и индивидуальных типов механизмов саморегуляции мозга в механизмах адаптации человека к условиям изоляции в замкнутой системе жизнеобеспечения, психологической совместимости экипажа и устойчивости профессиональной деятельности.
    К сожалению, результаты этих исследований были представлены только в виде научных отчётов в ИЭМБП МЗ СССР и в открытой печати не публиковались. В связи с тем, что в настоящее время проводятся Международные программы подготовки кандидатов к длительным межпланетным полётам к Марсу, нам представляется, что полученные нами данные в длительных экспериментах в Наземном экспериментальном комплексе могут представлять научный и практический интерес.
    Основными факторами, оказывающими отрицательное влияние на человека как в эксперименте, так и в реальных условиях обитания на подводных лодках, полярных станциях является длительная социальная изоляция небольшого по численности коллектива, сенсорная недостаточность, гиподинамия. Следовательно, многие факторы, особенно социальные, оказываются однотипными.
    Краткая характеристика условий обитания в экспериментальном комплексе
    Наземный экспериментальный комплекс (НЭК) представляет собой модель космического корабля. Это сложное уникальное инженерно-техническое сооружение с комплексом систем жизнеобеспечения рассчитано на длительный автономный режим работы с полной изоляцией от окружающей среды. НЭК предназначен для моделирования условий длительных космических полетов и поэтому имеет больший набор помещений и их объем, чем существующие в настоящее время космические аппараты.
    Наши исследования в НЭКе проводились во время 90-суточного и 120-суточного экспериментов. Эксперименты отличались как по численности экипажа, так и по условиям их проведения. В 90-суточном эксперименте принимало участие три испытателя: К-ов, А-ин, М-ов. При проведении этого эксперимента испытатели точно знали о его продолжительности. Они были предупреждены, что замена членов экипажа в ходе эксперимента или досрочный выход из объекта практически исключены и могут быть разрешены только в случае серьезных заболеваний.
    С целью изучения устойчивости испытателей к изменению параметров искусственной газовой атмосферы и возникающему при этом стрессу в ходе эксперимента были предусмотрены четыре внезапные аварийные ситуации (имитация неисправности системы жизнеобеспечения). Из них две аварийные ситуации были ложными, в которых специально изменялись только показания контрольно-измерительных приборов и увеличивалась температура и влажность, процентное соотношение газов в атмосфере было в норме.
    В 120-суточном эксперименте принимало участие шесть испытателей: П-ин, К-ов, Т-ко, А-ин, Кл-ов, Г-ко. По условиям эксперимента была запланирована поочередная смена отдельных членов экипажа, причем трое из них должны были работать от начала до конца. Испытателям было неизвестно, кого и в какие сроки будут заменять. Таким образом, никто из членов экипажа фактически заранее не знал, сколько дней ему придется провести в НЭКе. На заключительном этапе эксперимента в объект на 4 дня вошло еще 3 человека из числа сотрудников, проводивших эксперимент.

    Список использованной литературы

    1. Агаджанян Н.А., Бизин Ю.П., Доронин Г.П., Ильин Е.А., Кузнецов А.Г., Езенчук Н.И. О влиянии на организм человека длительного пребывания в замкнутой камере малого объёма // Проблемы космической биологии. 1965. Т. 4. С. 31–43.
    2. Газенко О.Г. (ред.). Человек в длительном космическом полете. М.: Мир, 1974. 360 с.
    3. Газенко О.Г., Кальвин М. Основы космической биологии и медицины. М.: Наука, 1975. 560 с.
    4. Китаев-Смык Л.А. Реакции людей в невесомости // Проблемы космической биологии. М.: Наука, 1964. Т. 3. С. 159–168.
    5. Новиков В.С., Бедненко В.С., Ушаков И.Б. Основы космической физиологии // Физиология лётного труда. СПб.: Наука, 1997. С. 343–395.
    6. Парин В.В., Космолинский Ф.П., Душков Б.А. Космическая биология и медицина. М.: Просвещение, 1970. 223 с.
    7. Сенкевич Ю.А., Пищак В.Б., Николаев С.О., Круговых В.В., Смирнова Т.А. Аналитический обзор зарубежной литературы по проблемам космической биологии и медицины за 1978 г. // Бюллетень космической биологии и медицины. 1979. Т. 3. № 4. С. 3–40.
    8. Симонов П.В. Высшая нервная деятельность человека. Мотивационно-эмоциональные аспекты. М.: Наука, 1975. 173 с.
    9. Сороко С.И., Суворов Н.Б., Бекшаев С.С. Произвольный контроль уровня биоэлектрической активности мозга как метод изучения авторегуляционных свойств центральной нервной системы // Адаптивная саморегуляция функций. М.: Медицина, 1977. С. 206–248.
    10. Сороко С.И., Бекшаев С.С., Сидоров Ю.А. Основные типы механизмов саморегуляции мозга. Л.: Наука,1990. 205 с.
    11. Судаков К.В. Системные механизмы эмоционального стресса. М.: Медицина, 1981. 232 с.
    12. Хрунов Е.В., Хачатурьянц Л.С., Попов В.А., Иванов Е.А. Человек-оператор в космическом полете. М.: Машиностроение, 1974. 400 с.
    13. Deitrick J.E., Whedon G.D., Shorr E. Effects of immobilization upon various metabolic and physiologic functions of normal man // Amer. J. Med. 1948. V. 4. P. 3–36.
    14. Fraser T.H. Leisure a reaction in long duration space missions // Hum. Factors. 1968. V. 10. P. 483–488.
    15. Greenleaf J.E., Bernauer E.M., Juhos L.T., Young H.L., Morse J.T., Staley R.W. Effects of exercise on fluid exchange and body composition in man during 14-day bed rest // J. Appl. Physiol. 1977.V. 43. № 1. P. 126–132.
    16. Hargreaves J.S., Robertson W.G., Ulvedal F., Zeft H.J., Welch B.E. Study of man during a 56-day exposure to a helim-oxigen atmosphere at 258 mm Hg total pressure. Introduction and general design // Aerospace Med. 1966. V. 37. P. 552–564.
    17. Rockwell D.A., Hodgson M.G., Beljan J.R., Winget C.M. Psychologic and psychophysiological response to 105-days social isolation // Aviat. Space environ. Med. 1976. V. 47. № 10. P. 1087–1093.
    18. Suedfeld P. Change in intellectual performers and in susceptibility to influence // Sensory Deprivation: Fifteen Years of Research / Ed. by J.P. Zubek. N.Y., 1969. P. 126–166.
    19. Taliaferro E.H., Seagman J.S. Medical and behavioral aspects of long-term manned space cabin test // San Francisco: Aerospace Med. Assoc., 1969. P. 63–66.

    РФ, Ленинградская область, г. Гатчина, ул. Рощинская, д. 5 к.2