Nie każdy może zostać astronautą. Poza wymaganymi w kosmosie umiejętnościami i dobrym stanem zdrowia trzeba mieć jeszcze odporny układ krążenia. Brak siły ciążenia sprawia, że krew nie spływa w dół ciała. To zaburza krążenie na tyle, że może powodować zanik mięśni serca. 

Z badań na astronautach, którzy wrócili na Ziemię, naukowcy dowiedzieli się, że taki sam brak ciążenia jednym szkodzi bardziej, a innym mniej. Odpowiadają za to indywidualne różnice w budowie układu krążenia. 

Czy można przewidzieć, jak zachowa się serce w stanie nieważkości tu, na Ziemi? Teoretycznie można. W praktyce to kosztowne i bardzo uciążliwe. 

„Kometa wymiotów” i leżenie z głową w dół 

Stan nieważkości można osiągnąć podczas lotu parabolicznego specjalnie przystosowanym do tego samolotem. W stanie kontrolowanego, swobodnego spadku, który trwa kilka minut, wszystko na jego pokładzie znajduje się w stanie nieważkości. Takie testy u większości wywołują mdłości, dlatego należący do NASA samolot przezwany został „Vomit Comet”. 

Lot paraboliczny ma też inną wadę – jest drogi i trwa bardzo krótko. Stosuje się więc też inne, pośrednie metody. Można na przykład rejestrować reakcję układu krążenia, gdy badany leży z głową w dół. To pozwala na stwierdzenie, jak reaguje na brak siły ciążenia skierowanej w dół ciała. Choć ciążenie działa wtedy w stronę przeciwną, praca układu krążenia i serca w takich warunkach jest źródłem cennych danych. 

Układ krążenia można symulować w komputerze 

Na podstawie takich danych można symulować, jak zachowa się układ krążenia w kosmosie. Jednak i tu jest przeszkoda. Dokładne symulacje działania układu krążenia są bardzo skomplikowane. Trzeba wziąć pod uwagę setki indywidualnych parametrów, które opisują grubość i elastyczność naczyń krwionośnych w wielu miejscach organizmu: od serca, przez tętnice, po drobniejsze naczynia. Potem trzeba w komputerowym modelu wyliczyć, jak każdy z tych elementów zareaguje na stan braku ciążenia. 

Badacze z Uniwersytetu Rolniczego i Mechanicznego (A&M University) w Teksasie znaleźli na to inny, prostszy sposób. Jego dobrą stroną jest to, że nie wymaga zbierania setek parametrów opisujących układ krążenia, a tylko kilkunastu. Donoszą o tym w „Journal of Applied Physiology”. 

Analiza wrażliwości, czyli statystyka w służbie kosmicznej medycyny 

Dr Richard Whittle wpadł na pomysł zastosowania matematycznego chwytu. Statystyczna metoda zwana analizą wrażliwości pozwala na stwierdzenie, które z czynników są szczególnie czułe na zmiany. W tym przypadku analiza ta pozwoliła na stwierdzenie, które z setek parametrów są ważne w modelowaniu, a które można pominąć.  

Najważniejsze okazało się ciśnienie w dużych naczyniach żylnych oraz prawej komorze serca. Zdziwiło to nieco naukowców, bowiem krew do tętnic dostarcza praca lewej komory, co wydawało się mieć większe znaczenie. 

– Wygląda na to że lewa część serca jest zaprojektowana na wyrost. Dobrze radzi sobie w warunkach fizycznego wysiłku i dobrze dostosowuje do większego zapotrzebowania na natlenioną krew. Prawa jego część jest tym „wąskim gardłem”, a jego słabość wpływa na słabość całego układu krążenia – mówi Whittle. 

Tańsze badania astronautów to szybszy podbój kosmosu 

Oczywiście nie oznacza to, że przy badaniach kardiologicznych można nie brać pod uwagę połowy serca. Badacze wykazali tylko, że stan prawej komory jest istotnym czynnikiem przewidującym, jak serce zachowa się w stanie nieważkości. Oraz dowiedli, że zamiast kilkuset parametrów wystarczy brać pod uwagę kilkanaście. 

To ważny krok naprzód, twierdzą naukowcy. – Zrozumienie ludzkich reakcji fizjologicznych na zmiany siły ciążenia jest niezbędne, jeśli chcemy przesuwać granice podboju kosmosu – mówi dr Ana Diaz-Artiles, której zespół na zlecenie NASA prowadzi badania. – Ale nie ma dwojga identycznych osób, więc potrzebujemy narzędzi, które pozwolą przewidywać indywidualne reakcje fizjologiczne szybko i z precyzją. Nasze badanie zmniejsza tę lukę. 

Źródło: Texas A&M University, Journal of Applied Physiology