Vítejte****Kosmonautix: Cislunární medicína****Plíce se ve vesmíru hojí pomaleji****Mezi životem a smrtí ****Vliv mikrogravitace na strukturu mozku****Sarcolab - 3: Vliv mikrogravitace na svalový systém člověka****SPECIÁL: Neuralink Fantasy II. Propojení mozku s počítačem****Water dry immersion, neboli "kosmonautika ve vaně"****Přeji příjemné čtení :-)

Friday, May 4, 2018

Kosmonautix: Cislunární medicína

Foto: nasaspaceflight.com
Jak asi většina z fanoušků Kosmonautix.cz ví, NASA plánuje ve spolupráci s Roscosmos, Kanadou, ESA a Japonskem, jako další významný projekt po ISS, postavit menší stanici, a to v tzv. cislunárním prostoru poblíž Měsíce, která zatím nese neoficiálně název Deep Space Gateway (zkráceně DSG),  či chcete-li užívat zatím poslední verzi názvu stanice, tedy LOP-G (Lunar Orbital Platform – Gateway). Stanice by měla plnit dva hlavní úkoly. Jednak by měla sloužit pro robotické a pilotované výsadky na povrch Měsíce, ale její hlavní význam je bezesporu v přípravě pilotovaného letu na Mars a testování nových technologií. A právě v této souvislosti nestojí pozadu ani výzkum v oblasti kosmické medicíny a biologie a také v oblasti života (přežití) lidí ve vesmíru. Více ve článku na webu Kosmonautix.

Friday, March 16, 2018

Plíce se ve vesmíru hojí pomaleji

Foto: NASA
Na palubě Mezinárodní kosmické stanice probíhá zajímavý výzkum, který se zaměřuje na problematiku hojení a tvorbu nové plicní tkáně v prostředí mikrogravitace.

Experiment, který připravili vědci z Texaské univerzity ukazuje, že v podmínkách mikrogravitace, se plicní tkáň hojí pomaleji, než na Zemi. Loni v srpnu vědci na ISS poslali 15 vzorků plicní tkáně, na kterých prováděli experimenty po dobu pěti týdnů. Ty samé experimenty byly paralelně prováděny také v laboratoři na Zemi. Výsledek ukázal, že na Zemi probíhaly přirozené ozdravné procesy plicní tkáně mnohem lépe, než na oběžné dráze. To je důležité vědět důležité vědět pro případ plicního onemocnění astronautů při dlouhodobých kosmických misí. 
Tenhle poznatek je velmi zajímavý také pro medicínu pozemskou. Dlouhodobé  uložení člověka na lůžku, (které se používá také, jako pozemní analog studia účinků mikrogravitace na lidský organismus), má jako jednu z možných komplikací, rozvoj zánětů plic. To vidíme hlavně u starých nemocných, např. po zlomeninách krčku kosti stehenní.
Foto: NASA/Joan Nicholas

Za normálních okolností je to právě samotné dýchání, které má pozitivní vliv na ozdravné procesy v plicích. Ve vesmíru však, podobně, jako při dlouhodobém setrvávání pacientů na lůžku, může docházet (ve vesmíru působením mikrogravitace; na lůžku nepřirozeným vektorem působení gravitace) ke zpomalení těchto ozdravných procesů, např. důsledkem změn distribuce tělesných tekutin, či stagnací hlenu v plicích.

Exeriment je součástí rozsáhlého výzkumného projektu celým názvem , The Effect of Microgravity on Stem Cell Mediated Recellularization - The Effect of Microgravity on Stem Cell Mediated Recellularization (Lung Tissue), který zkoumá možnosti využití kmenových buňek, pro léčbu plicních onemocnění. Výzkum na palubě ISS je zajímavý zejména z bioinženýrského hlediska, kdy je sledován růst nové plicní tkáně - tzv. recelularizace, při dodávání růstových faktorů.

Poznatky výzkumu budou mít využití například v transplantologii, kdy pomohou ve snahách o zamezení rejekce-odmítnutí transplantovaného orgánu pacientovým organismem.

Zdroj: https://www.chron.com/news/nation-world/space/article/Research-shows-lungs-heal-more-slowly-in-space-a-12714421.php#photo-15152852

Wednesday, February 28, 2018

Mezi životem a smrtí

foto: flickr; opensource
Nová studie přišla s tvrzením, že poté, co se vám zastaví srdce, ve vašem mozku probíhá ještě asi 10 minut celá řada procesů. Naše porozumění tomu, co se děje při tom, když umíráme je  jen rámcové. Srdce přestane bít a my umíráme. Dýchání a krevní oběh se zastavují. Životní pochody se také zastavují. A nebo ne?  Možná, že se toho děje mnohem více.

I když naše srdce už stojí, mozek pracuje dál. Pár okamžiků před smrtí, elektrická aktivita vašeho mozku zesílí. Nikdo vlastně neví, proč se to děje. Možná je to tím, že se začíná projevovat nedostatek kyslíku. Od okamžiku, kdy se vám zastaví srdce, jste při vědomí ještě tak 2-20 vteřin. Tedy při vědomí, je asi silné sousloví. Spíše je to tak, že vnímáte, co se kolem vás děje. To vaše mozková kůra spotřebovává poslední zbytky kyslíku. Je to ta část mozku, která zodpovídá za myšlení a rozhodování. Je to také ta část mozku, která zodpovídá za to, že na podněty ze smyslů, reagujeme tzv. reflexní aktivitou. Ta začíná vyhasínat a váš mozek má poslední minuty života. V mozkových buňkách se začínají aktivovat chemické procesy, které vedou k jejich definitivní smrti. 

Jedině nepřetržité pumpování kyslíku pomocí kardiopulmonální resuscitace je tím, co stojí mezi vámi a vaším definitivním koncem na tomto světě. Nedostává-li se vašemu mozku dostatek kyslíku, tak umírá. A i když většina mozku už podlehla, paměťová centra, tedy oblasti, uchovávající naše vzpomínky, hospodaří s posledními zbytky kyslíku. A právě díky tomu nám ve finálních okamžicích života, začnou před očima defilovat vzpomínky na ty nejemotivnější zážitky, které jsme v minulosti prožili. To vše může trvat, ještě kolem deseti minut. A pak vše končí. Nebo ne?

Studie americko - kanadsko - indického vědeckého týmu zjistila, že ještě dva dny po té, co je člověk prohlášen za mrtvého, v lidském těle pracuje ještě asi 1000 genů. Tyto geny mají za normálních okolností v lidském těle důležitou funkci. Jde o geny, které kódují mechanismy, stimulující zánětlivé stresové reakce. Zajímavé je, že mnoho z těchto genů se aktivuje již v období embryonálního vývoje.

Zajímavé je také to, že některé z těchto genů kódují změny, které vedou k rozvoji rakoviny. "Ale proč by tělo zahájilo růst rakoviny i 2 dny po smrti?" ptají je vědci. " K čemu je rakovina v mrtvém těle?" To co se děje kolem lidské smrti je skutečně stále zahaleno tajemstvím.

Zdá se že proces smrti je mnohem komplexnější a složitější, než jsme si mysleli. A my si na základě nových vědeckých poznatků musíme znovu pokládat základní existenční otázky, ze kterých je tou nejdůležitější otázka co je to vlastně smrt...

Pouze čas a další výzkum nám snad pomůže poodhalit to, co se s námi děje poté, když se naše srdce definitivně zastaví.

 
Zdroj - v angl. originále:
https://www.facebook.com/ScienceNaturePage/videos/1270006676464921/
Podle studie: Front Hum Neurosci. 2013; 7: 533.
Published online 2013 Sep 11.  doi:  10.3389/fnhum.2013.00533
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3769617/

Wednesday, February 14, 2018

Vliv mikrogravitace na strukturu mozku

foto: NASA
Neexistuje v lidském těle část, na kterou by pobyt v mikrogravitaci neměl vliv. Toto konstatování má platnost i v případě lidského mozku. V průbehu vesmírného letu člověk podstupuje rozsáhlou senzomotorickou adaptaci, protože nároky na pohyb ve stavu mikrogravitace jsou jiné, než je tomu na Zemi. Strukturální změny mozkové tkáně, ke kterým ve vesmíru dochází zatím nejsou jasné. První výsledky přinášejí nedávné experimenty na ISS, které se zabývaly změnami optického nervu, o kterých se předpokládá, že k nim dochází následkem zvyšování nitrolebního tlaku, způsobeného přesunem tekutin do horních partií těla. Kromě tohoto výzkumu, byly nedávno zveřejněné také první výsledky studie, která retrospektivně analyzovala snímky magnetické rezonance, a záznamy z vyšetření schopností udržování rovnováhy astronautů, které byly pořízeny na Zemi před a po kosmické misi. 

Vědci zpětně prostudovali MRI snímky a záznamy z vyšetření rovnováhy (tzv. Sensory Organization Test) sedmadvaceti astronautů, kteří se účastnili 13ti dvoutýdenních kosmických misí na raketoplánech a čtrnácti astronautů, kteří strávili půl roku na Mezinárodní kosmické stanici. Jmenovaná vyšetření byla u astrovautů prováděna vždy před odletem do vesmíru a po návratu.

Analýza získaných snímků ukázala rozsáhlý úbytek šedé hmoty mozkové, který byl obzláště patrný v temporálních (spánkových) a frontálních (čelních) pólech a v okolí orbit. Vzájemným porovnáváním výsledků se také ukázalo, že u členů posádek ISS došlo v některých oblastech mozku k rozsáhlejším změnám, než tomu bylo například u posádek raketoplánů. Tak například v tzv. primárním somatosenzorickém a motorickém kortexu, tedy v oblasti ovládání dolních končetin, došlo na obou stranách ke zvětšení oblastí šedé hmoty.

obr: Nature
Vědci se domnívají, že je možné, že tyto změny souvisí s tím, že se tyto oblasti znovu učí, jak s končetinami pracovat při pohybu v mikrogravitaci.

Z výsledků však ještě není dost dobře možné vyvozovat nějaké jednoznačné závěry, protože byly získány z malého vzorku dat, tedy od několika astronautů. Nicméně studie ukazuje, na co se v budoucím výzkumu zaměřit.

Je jasné, že v lidském mozku dochází v průběhu kosmického letu k rozsáhlé reorganizaci. Mozek se učí a adaptuje a člověk ve vesmíru získává nové motorické schopnosti.

Co však zaujalo mne, jako člověka, který se dlouhodobě zabývá problematikou vlivu dlouhodobého upoutání člověka na lůžko je to, že změny, ke kterým v mozku člověka ve vesmíru dochází, jsou velmi podobné změnám, které vidíme u dobrovolníků při tzv. bed-rest studiích.

Zdroje:

Thursday, December 14, 2017

Sarcolab - 3: Vliv mikrogravitace na svalový systém člověka

Jedním z dlouhé řady experimentů, na kterých na palubě ISS pracoval italský astronaut Paolo Nespoli, byl SARKOLAB-3. Výzkumný projekt, který byl realizován v rámci jeho mise s názvem VITA, nese celý název  "Myotendinous and Neuromuscular Adaption to Long-term Spaceflight". Jedná se o další z řady vědeckých projektů, který má za úkol zjistit, vliv mikrogravitace na svalový systém člověka. Vědci dnes už vědí, že delší doba, strávená prostředí mikrogravitace, způsobuje oslabení svalového systému. A tak se spojili výzkumníci ESA, NASA a Institutu Biomedicínských Problémů - Ruské Akademie Věd, aby zjistili, proč se to děje.

A tak připravili výzkumný projekt, zaměřený na lýtkový sval, který je propojený s Achilovou šlachou s nosnými částmi našich nohou. Na Zemi je napětí lýtkového svalu a Achilovy šlachy stimulováno působením gravitace, cvičením a chůzí. Na palubě ISS samozřejmě tyto stimuly odpadají, což má své následky. Paolo na realizaci experimentu spolupracoval s dalšími astronauty z expedice 52/53 Andy Bresnikem a Sergejem Rjazanským.

V praxi to vypadá asi tak, že členům posádky jsou odebrány vzorky svalových vláken a to před odletem do vesmíru a posléze po návratu na Zemi. Účel je vám asi zřejmý. Jde o porovnání  chemických a strukturálních změn, ke kterým během půlroční mise ve svalových vláknech došlo.

Během samotného pobytu na palubě ISS měli astzronauti za úkol cvičit na zařízení, zvaném MARES (Muscle Atrophy Resistive Exercise System), umístěném v modulu Columbus. MARES je cvičební zařízení, které poskytuje podrobné informace o tom, jak se svaly během kosmického letu chovají. Je potřeba říci, že se jedná o jedno z nejrozměrněších  zařízení, určených pro lékařský výzkum, na palubě ISS a že zkompletovat jej k použití je výzvou samo o sobě. Na to se ostatně podívejte tady...   Jakmile je ale vše připraveno, experiment může začít a MARES stimuluhe nohy a při tom měří svalovou odpověď.

Díky porozumění účinkům pobytu ve stavu mikrogravitace na svaly člověka, budou vědci schopni vyvinout odpovídající protiopatření. Výsledky z projektu Sarcolab-3 a jiných podobných experimentů , realizovaných na palubě ISS, pomohou také ve vývoji nových terapeutický a léčebných metod a pomohou při poskytování efektivní ošetřovatelské péče o pacienty, například dlouhodobě upoutané na lůžko, či po úrazech a jiných, např. neurologických onemocnění na Zemi.


Zdroj:
http://blogs.esa.int/VITAmission/2017/08/04/kicking-off-science-sarcolab-3-and-muscle-loss-in-space/