Spát ve vesmíru - Sleep in space

Astronaut spí v mikrogravitaci oběžné dráhy Země - kontinuální volný pád kolem Země, uvnitř tlakového modulu Harmonie uzel Mezinárodní vesmírné stanice v roce 2007

Spí ve vesmíru je důležitou součástí vesmírná medicína a plánování misí s dopady na zdraví, schopnosti a morálku astronautů.

Lidský vesmírný let často vyžaduje, aby posádky astronautů vydržely dlouhou dobu bez odpočinku. Studie ukázaly, že nedostatek spánku může způsobit únava což vede k chybám při provádění důležitých úkolů.[1][2][3] Rovněž unavení jedinci často nemohou určit stupeň svého poškození.[4]Astronauti a pozemní posádky často trpí následky nedostatek spánku a narušení cirkadiánního rytmu. Únava způsobená ztrátou spánku, posunem spánku a pracovní přetížení by mohlo způsobit chyby výkonu, které vystavují účastníky kosmických letů riziku ohrožení cílů mise i zdraví a bezpečnosti osob na palubě.

Specialista na mise Margaret Rhea Seddon, se zavázanýma očima, spí Modul SLS-1 (STS-40 )

Přehled

Spánek ve vesmíru vyžaduje, aby astronauti spali v kabině posádky, malé místnosti o velikosti sprchového koutu. Leží v spací pytel který je připevněn ke zdi.[5] Astronauti hlásili, že při spánku ve vesmíru měli noční můry, sny a chrápání.[6]

Spaní a ubytování posádky musí být dobře větrány; jinak mohou astronauti vzbudit nedostatek kyslíku a lapat po vzduchu, protože si vydechla vlastní bublina oxid uhličitý se vytvořily kolem jejich hlav.[7] Mozkové buňky jsou extrémně citliví na nedostatek kyslíku a mozkové buňky mohou začít umírat méně než 5 minut poté, co zmizí jejich přísun kyslíku; výsledkem je ten mozek hypoxie může rychle způsobit vážné poškození mozku nebo dokonce smrt.[8] Může to způsobit pokles kyslíku v mozku demence a poškození mozku, stejně jako řada dalších příznaků.[9]

Na počátku 21. století posádka na ISS prý v průměru asi šest hodin spánku denně.[10]

Na zemi

Chronická ztráta spánku může ovlivnit výkon podobně jako celková ztráta spánku a nedávné studie ukázaly, že kognitivní porucha po 17 hodinách bdělosti je podobná zhoršení ze zvýšené hladiny alkoholu v krvi.

Bylo navrženo, že pracovní přetížení a cirkadiánní desynchronizace mohou způsobit zhoršení výkonu. Ti, kteří vykonávají směnnou práci, trpí zvýšenou únavou, protože načasování jejich harmonogramu spánku / bdění není synchronizováno s přirozeným denním světlem (viz Syndrom práce na směny ). Jsou náchylnější k automobilovým a průmyslovým nehodám, jakož i ke snížení kvality práce a produktivity práce.[11]

Pozemní posádky v NASA jsou také ovlivněny posunem bouchnutí (posunutí spánku) při podpoře kritických Mezinárodní vesmírná stanice operace během nočních směn.

Ve vesmíru

Palubní inženýr Nikolai Budarin, používá počítač ve spánkové stanici ve servisním modulu Zvezda na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS).
Muž, oblečený v modrém pracovním oděvu, viděný v malém boxu. Na stěnách kolem něj je vidět spací pytel, dětské kresby, technické manuály a mořená izolace. Malé okénko ve středu zdi za ním ukazuje nos raketoplánu Atlantis a temnotu vesmíru.
Kosmonaut Yury Usachov v jeho spací kupé na Mirovi, zvané a Kayutka

Během Program Apollo, bylo zjištěno, že přiměřený spánek v malých objemech dostupných v velitelský modul a Lunární modul bylo nejsnadněji dosaženo, pokud (1) došlo k minimálnímu narušení předletového cirkadiánního rytmu členů posádky; 2) všichni členové posádky v kosmické lodi spali současně; (3) členové posádky byli schopni před spánkem svléknout obleky; (4) byly naplánovány pracovní plány - a podle potřeby revidovány - aby bylo zajištěno nerušené (rádiové ticho) 6-8 hodinová doba odpočinku během každého 24hodinového období; (5) v nulové gravitaci byla zajištěna volná omezení, aby členové posádky nebyli unášeni; (6) na měsíčním povrchu byla houpací síť nebo jiná forma postele; (7) pro pohodlí byla k dispozici odpovídající kombinace teploty v kabině a oblečení na spaní; (8) posádka mohla ztlumit světla přístrojů a zakrýt si oči nebo vyloučit sluneční světlo z kabiny; a (9) zařízení, jako jsou čerpadla, byla dostatečně tlumená.[12]

Vedení NASA v současné době[když? ] má zavedeny limity omezující počet hodin, během nichž mají astronauti plnit úkoly a události. Toto se nazývá „Standardy pro fitness“. Aktuální nominální počet pracovních hodin vesmírných posádek je 6,5 hodiny denně a týdenní pracovní doba by neměla překročit 48 hodin. NASA definuje přetížení kritické pracovní zátěže vesmírné posádky jako 10hodinové pracovní dny po dobu 3 dnů za pracovní týden nebo více než 60 hodin týdně (NASA STD-3001, sv. 1[13]). Astronauti hlásili, že období vysoké intenzity práce může mít za následek duševní a fyzickou únavu.[14] Studie z lékařského a leteckého průmyslu ukázaly, že zvýšené a intenzivní pracovní vytížení v kombinaci s narušeným spánkem a únavou může vést k významným zdravotním problémům a chybám ve výkonu.[15]

Výzkum naznačuje, že kvalita a množství spánku astronautů ve vesmíru je výrazně nižší než na Zemi. Užívání léků vyvolávajících spánek by mohlo naznačovat špatný spánek způsobený poruchami. Studie z roku 1997 ukázala, že struktura spánku i regenerační složka spánku mohou být narušeny ve vesmíru. Tyto poruchy by mohly zvýšit výskyt chyb výkonu.[11]

Aktuální data kosmického letu ukazují, že přesnost, doba odezvy a vyvolávací úkoly jsou ovlivněny ztrátou spánku, pracovním přetížením, únavou a cirkadiánní desynchronizací.

Faktory, které přispívají ke ztrátě spánku a únavě

Mezi nejčastější faktory, které mohou ovlivnit délku a kvalitu spánku ve vesmíru, patří:[11]

  • hluk
  • fyzické nepohodlí
  • prázdnoty
  • rušení způsobená jinými členy posádky
  • teplota

V současné době probíhá shromažďování důkazů k vyhodnocení dopadu těchto individuálních, fyziologických a environmentálních faktorů na spánek a únavu. Rovněž se hodnotí vliv harmonogramů pracovního odpočinku, podmínek prostředí a letových pravidel a požadavků na spánek, únavu a výkon.[11]

Faktory, které přispívají k cirkadiánní desynchronizaci

Expozice světlu je největším přispěvatelem k cirkadiánní desynchronizaci na palubě ISS. Jelikož ISS obíhá kolem Země každých 1,5 hodiny, zažívá letová posádka 16 východů a západů slunce denně. Slam shifting (sleep shifting) je také významným vnějším faktorem, který způsobuje cirkadiánní desynchronizaci v současném prostředí kosmického letu.[11]

Další faktory, které mohou způsobit cirkadiánní desynchronizaci ve vesmíru:[16]

  • práce na směny
  • prodloužená pracovní doba
  • změny časové osy
  • řadicí páka (řazení)
  • prodloužené světlo lunárního dne
  • Mars sol na Zemi
  • Mars sol na Marsu
  • abnormální podněty prostředí (tj .: nepřirozené vystavení světlu)

Ztráta spánku, genetika a prostor

Akutní i chronická částečná ztráta spánku se často vyskytují v kosmickém letu kvůli provozním nárokům a z fyziologických důvodů, které dosud nejsou zcela objasněny. Někteří astronauti jsou ovlivněni více než ostatní. Pozemský výzkum prokázal, že ztráta spánku představuje riziko pro výkon astronautů a že existují velké, vysoce spolehlivé individuální rozdíly v rozsahu kognitivního výkonu, únavy a ospalosti a spánku homeostatický zranitelnost vůči akutní úplné deprivaci spánku a chronickému omezení spánku u zdravých dospělých. Stabilní, zvláštnosti podobné (fenotypové) interindividuální rozdíly pozorované v reakci na ztrátu spánku ukazují na základní genetickou složku. Údaje skutečně naznačují, že běžné genetické variace (polymorfismy ) podílející se na bdění, cirkadiánní a kognitivní regulaci mohou sloužit jako markery pro predikci interindividuálních rozdílů v homeostatické a neurobehaviorální náchylnosti spánku k omezení spánku u zdravých dospělých. Identifikace genetických prediktorů rozdílné citlivosti na omezení spánku pomůže identifikovat astronauty, kteří nejvíce potřebují protiopatření proti únavě při kosmickém letu, a informovat lékařské standardy pro získání přiměřeného spánku ve vesmíru.[17]

Informace o počítačové simulaci

Biomatematické vyvíjejí se modely pro instanci biologické dynamiky potřeby spánku a cirkadiánního načasování. Tyto modely by mohly předpovídat výkon astronautů ve vztahu k únavě a cirkadiánní desynchronizaci.[16]

Viz také

Reference

  1. ^ Harrison, Y; Horne, JA (červen 1998). „Ztráta spánku zhoršuje krátké a nové jazykové úkoly s prefrontálním zaměřením“. Journal of Sleep Research. 7 (2): 95–100. doi:10.1046 / j.1365-2869.1998.00104.x. PMID  9682180.
  2. ^ Durmer, JS; Dinges, DF (březen 2005). „Neurokognitivní důsledky deprivace spánku“ (PDF). Semináře z neurologie. 25 (1): 117–29. doi:10.1055 / s-2005-867080. PMC  3564638. PMID  15798944.
  3. ^ Banky, S; Dinges, DF (15. srpna 2007). „Behaviorální a fyziologické důsledky omezení spánku“. Journal of Clinical Sleep Medicine. 3 (5): 519–28. doi:10,5664 / jcsm.26918. PMC  1978335. PMID  17803017.
  4. ^ Whitmire, A.M .; Leveton, L. B.; Barger, L .; Brainard, G .; Dinges, D.F .; Klerman, E .; Shea, C. „Riziko chyb výkonu kvůli ztrátě spánku, cirkadiánní desynchronizaci, únavě a přetížení práce“ (PDF). Rizika lidského zdraví a výkonnosti u misí pro průzkum vesmíru: Důkazy přezkoumané programem NASA pro výzkum člověka. p. 88. Citováno 17. května 2012.
  5. ^ „Den v životě na palubě Mezinárodní vesmírné stanice“. NASA. 2015-06-09.
  6. ^ NASA - Sleeping in Space
  7. ^ "Každodenní život". ESA. 19. července 2004. Citováno 28. října 2009.
  8. ^ Mozková hypoxie
  9. ^ Demence z nedostatku kyslíku
  10. ^ Astronaut se rozhodl vytvořit historii pro nejdelší pobyt ve vesmíru
  11. ^ A b C d E Whitmire, A.M .; Leveton, L. B.; Barger, L .; Brainard, G .; Dinges, D.F .; Klerman, E .; Shea, C. „Riziko chyb výkonu kvůli ztrátě spánku, cirkadiánní desynchronizaci, únavě a přetížení práce“ (PDF). Rizika lidského zdraví a výkonnosti u misí pro průzkum vesmíru: Důkazy přezkoumané programem NASA pro výzkum člověka. str. 91–99. Citováno 17. května 2012.
  12. ^ "Spát". Práce na Měsíci: Poučení z Apolla. 2007. Citováno 10. prosince 2016.
  13. ^ „STANDARD LIDSKÉHO SYSTÉMU NASA SPACE FLIGHT - OBJEM 1: ZDRAVÍ POSÁDKY“. 1. 25. září 2009. Archivovány od originál dne 6. března 2012. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  14. ^ Sheuring, RA; Jones, JA; Polk, JD; Gillis, DB; Schmid, J; Duncan, J; Davis, J; Novak, JD (2007). Projekt lékařských operací Apollo: doporučení ke zlepšení zdraví a výkonu posádky pro budoucí průzkumné mise a operace na povrchu měsíce (PDF) (NASA / TM-2007-214755 ed.). Johnsonovo vesmírné středisko, Houston: NASA. Citováno 10. září 2013.
  15. ^ Whitmire, A.M .; Leveton, L. B.; Barger, L .; Brainard, G .; Dinges, D.F .; Klerman, E .; Shea, C. „Riziko chyb výkonu kvůli ztrátě spánku, cirkadiánní desynchronizaci, únavě a přetížení práce“ (PDF). Rizika lidského zdraví a výkonnosti u misí pro průzkum vesmíru: Důkazy přezkoumané programem NASA pro výzkum člověka. str. 88–89. Citováno 17. května 2012.
  16. ^ A b Whitmire, A.M .; Leveton, L. B.; Barger, L .; Brainard, G .; Dinges, D.F .; Klerman, E .; Shea, C. „Riziko chyb výkonu kvůli ztrátě spánku, cirkadiánní desynchronizaci, únavě a přetížení práce“ (PDF). Rizika lidského zdraví a výkonnosti u misí pro průzkum vesmíru: Důkazy přezkoumané programem NASA pro výzkum člověka. p. 103. Citováno 17. května 2012.
  17. ^ Goel, Namni; Dinges, David F. (2012). „Predikce rizika ve vesmíru: Genetické markery pro rozdílnou náchylnost k omezení spánku“. Acta Astronautica. 77: 207–213. Bibcode:2012AcAau..77..207G. doi:10.1016 / j.actaastro.2012.04.002. PMC  3602842. PMID  23524958.

Tento článek zahrnujepublic domain materiál z Národní úřad pro letectví a vesmír dokument: „Rizika lidského zdraví a výkonnosti u misí pro průzkum vesmíru“ (PDF). (NASA SP-2009-3405)

Zdroje

Další čtení

externí odkazy