Vítejte****Sarcolab - 3: Vliv mikrogravitace na svalový systém člověka****SPECIÁL: Neuralink Fantasy II. Propojení mozku s počítačem****Water dry immersion, neboli "kosmonautika ve vaně"****Men In Nursing CZ: Kanárci, kteří bdí nad životy výsadkářů...****TempusPRO: Satelitní přenos medicínských dat****Men In Nursing CZ: Příběh o opravdovém hrdinství...****Sex ve vesmíru a kosmické děti****Přeji příjemné čtení :-)

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/

Monday, December 4, 2017

SPECIÁL: Neuralink Fantasy II. Propojení mozku s počítačem

Největší nebezpečí, jakému bude lidstvo v budoucnu čelit, bude riziko, spojené se vznikem superinteligentních technologií, které postupně převezmou kontrolu nad našimi životy. S tímto tvrzením přišel slavný podnikatel a vizionář Elon Musk. Ten dále tvrdí, že jediná možnost, jak tomuto nebezpečí čelit je to, že se z lidí samých stane z části vysoce výkonný stroj - Cyborg.
Člověk by řekl, že jde spíše o myšlenku z říše Sci-Fi, než o dohlednou budoucnost lidstva. Ale Musk si to nemyslí a jako důkaz, který podporuje vážnost jeho myšlenky, v březnu roku 2017, oznamuje založení malé startupové společnosti Neuralink. Ve svém prohlášení Musk informoval, že jde o společnost, která je zaměřena na vývoj do mozku implantovatelných zařízení, která budou propojená s externím počítačem (brain-computer interface).

Muskův nový podnikatelský počin se jmenuje Neuralink, sídlí v San Francisku a jeho vstupní investicí byla částka 27 miliónů dolarů. Firma byla oficiálně zaregistrována v březnu roku 2017 a ve své registraci má uvedono, že se jedná o společnost, zaměřenou na lékařský výzkum. V současné době je společnost ve fázi nabírání pracovních sil, a to zejména expertů v oblasti elektroniky, konstrukce ohebných mikroelektrod, softwarové inženýry, experty v oblasti robotiky.

Stříkařkou injektabilní elektronika...









Podíváme-li se na záměry Neuralinku podrobněji, půjde v první fázi zejména o výzkum a vývoj v oblasti stříkačkou injektabilních technologií (syringe injectable electronics). Vypadá to, že hlavní směr, jakým se Muskovi výzkumníci vydají, bude vývoj a výzkum možností využití techniologií pro bezproblémové a minimálně invazivní třídimenzionální propojení elektroniky s umělými nebo přírodními strukturami, které by umožnilo průběžné sledování jejich vlastností, nebo manipulaci s jejich přídavnými zařízeními. K tomuto účelu bude možná využít technologii neurální krajky (neural lace). Jedná se v podstatě o stříkačkou aplikovatelnou makroporézní síťku, submikrometrových rozměrů, která se po aplikaci na místo určení rozvine a umožní tak vznik rozhraní mezi mozkem a elektronickým zařízením, ale také mezi mozkem a periferními nervy. Výhoda technologie spočívá zejména v minimální invazivizě a flexibitě, která umožňuje aplikaci sítě do trojrozměrných biologických struktur. Materiál, který by měl být pro neurální krajku použit, bude na bázi polymeru. Vědci si od něj slibují zejména nízkou chronickou imunoreaktivitu, což je důležitá vlastnost pro úspěšné vhojení materiálu. To se také potvrdilo při pokusech na myších, u kterých neurální krajka, aplikovaná do mozku, nejen že vykazuje malou chronickou imunoreaktivitu, ale její interaktivita také dokonce umožňuje detailně sledovat mozkovou aktivitu.

Stručně řečeno, začíná nový trend vývoje elektronických systémů, nanometrové velikosti vhodných pro implantaci do 3D biologické struktury a to pomocí injekční jehly. Takto vstřikovaná elektronika je schopna sledovat vnitřní mechanické napětí uvnitř objemových struktur. Další výhodou je, že injekční stříkačka umožňuje pumístění flexibilní elektroniky přes pevnou skořepinu. Vstřikování pružné elektroniky má také tu výhodu, že pomocí injekční jehly je možno vpravovat i poměrně velkých součástí. Tuto elektroniku bude možné využít v mnoha alplikacích, například, jako bezdrátových rozhraní vč. začlenění do multifunkčních elektronických zařízení.

Medicínské aplikace...

foto: Medtronic
Elektroniku kterou lze vstřikovat s polymerním prekurzorem, nebo buňkami do hostitelských systémů lze využít v celé řadě biomedicínských aplikací a to od léčby poranění mozku, epilepsie, až pro opětovné propojení mozku s periferním nervstvem, přerušené například úrazem páteře. Existuje jen velmi málo typů elektronických mozkových implantátů. Tato oblast proto skrývá velký jak medicínský, tak i obchodní potenciál. Zatím nejrozšířenějším a nejprodávanějčím zařízením, je tzv. "Deep Brain Stimulator" od společnosti Medtronic. Ten pomáhá zastavit nezvládnutelný mimovolní třes, kterým trpí lidé s Parkinsonovou chorobou. V současné době toto zařízení pomáhí více než 140 000 pacientů.

Velký byznys ale i velké riziko...

Jméno Neuralink Musk koupil od inženýra Pedrama Mohseni z Ohia. Mohseni, je profesorem na Case Western Reserve University a spolu se svým vědeckým partnerem Randolphem Muso z University of Kansas, byl zakladatelem startupové společnosti NeuraLink, která byla zaregistrovaná v roce 2015. Tito dva experti dlouho pracovali na vývoji technologíí, které by měly pomáhat lidem, kteří utrpěli poranění mozku, nicméně se jim pro jejich podnikatelský a vědecký záměr nepodařilo sehnat investora. Pak je však kontaktoval muž, který jim nabídl desítky tisíc dolarů za odkoupení jména jejich startupové společnosti. Tomu se prostě nedalo odolat. Netušili však, že jméno jejich firmy kupuje právě  Elon Musk.

Musk není ve svém počínání jediný. Kromě Muska v tomto oboru investuje i jiný podnikatel také  americký podnikatel Bryan Johnson, který investoval 100 000 dolarů do neurotechnologické firmy Kernel, která se zabývá vývojem mozkových implantátů. Bezesporu jde o technologie i byznys mnoha možností, ale má to i svá rizika.

Veškerá tato technologie bude muset splňovat velmi přísné standardy zdravotnického zařízení. A tak podobný výzkum znamená ohromné náklady, kterých návratnost není  zdaleka jistá. Mezi investory vládne pocit velice silné nedůvěry, když mají investovat do něčeho o principu čehož nejsou přesvědčeni, protože onen princip ješťe není zcela prozkoumán - objasněn. Je velmi důležité, aby podobná zařízení měla vysokou míru spolehlivosti, což vyžaduje čas a hooodně peněz na vývoj a testování. Navíc, v minulosti jsme zaznamenali i celou řadu neúspěšných projektů podobného zaměření. Krachly např projekty firem BrainGate, nebo Northstar, které vyvíjely mozkové implantáty pro lidi, kteří utrpěli cévní mozkovou příhodu. Výzkum, který prováděli výše jmenovaní Nudo a Mohseni, financovala americká armáda v rámci programů pro léčbu ochrnutých válečných veteránů. Jeho náklady vědci odhadovali na nějakých 200 miliónů dolarů.

Uvidíme, co bude dál. Faktem je, že historie vědy a techniky nám nejednou ukázala, že jakkoliv se nám některé projekty zdály, že pocházejí spíše ze sféry Sci-Fi, podařilo se je dotáhnout až do fáze skutečné, praktické realizace. Osobně věřím, že i v tomhle případě nejde jen o pouhou fantazii.


http://waitbutwhy.com/2017/04/neuralink.html#part4
https://cml.harvard.edu/assets/NatureNano_DOI10.1038nnano.2015.115_8June15_Liu.pdf
http://www.darpa.mil/program/our-research/darpa-and-the-brain-initiative
http://www.kumc.edu/landon-center-on-aging/faculty/randolph-j-nudo-phd.html
http://mashable.com/2017/08/25/neuralink-elon-musk-raised-27-million/#COpTHLR_1kqQ


Tuesday, November 14, 2017

Water dry immersion, neboli „kosmonautika ve vaně“.

Foto: IBMP-RAS
Mikrogravitace, to je fyzikální jev, který spolu s účinky záření a dlouhodobým pobytem v uzavřeném prostředí, má na fyziologii člověka, pobývajícího např. na palubě ISS, velký, zejména negativní, vliv. Proto je výzkumu těchto účinků, ze strany odborníků na kosmickou medicínu, věnována značná pozornost. Na Zemi je tento výzkum realizován zejména pomocí tzv. analogových studií, jako jsou například studie vlivu dlouhodobého upoutání člověka na lůžko (tzv. bed-rest studie, o kterých jsem už na Kosmonautix psal...) a dále pak za pomoci tzv. water dry immersion studií, neboli studií vlivu tzv. suchého ponoření člověka do vody, či gelu.


Wednesday, November 8, 2017

Men In Nursing CZ: Kanárci, kteří bdí nad životy výsadkářů...



Mrkněte na můj zdravotnický blog Men In Nursing CZ, kde jsme se se zaměřili na jednu u nás méně známou, ale zato velmi zajímavou zdravotnickou odbornost. Jde o specializaci vojenskou, která nese název HAAMS Physiology Technician. Jde o specialistu, který na palubě letadla hledá nad životy výsadkářů, při speciálních výsadkách z velkých výšky - odborně nazvaný HALO-HAHO seskoky ...

Men In Nursing CZ: Kanárci, kteří bdí nad životy výsadkářů...

Friday, October 27, 2017

TempusPRO: Satelitní přenos medicínských dat

Dovolte mi, abych vám představil Tempus Pro, neboli přenosný monitor fyziologicých funkcí, který má ve své výbavě také technologii, která možňuje satelitní přenos telemedicínských dat. Tuto novou technologii, nyní testuje Evropská kosmická agentura (ESA). Poprvé byla použita letos v květnu, bezprostředně po návratu astronauta Thomase Pesqueta z Mezinárodní kosmické stanice.
 
Jak již jsem psal v mnoha předchozích článcích, těla astronautů, utrpí v průběhu např. půlročního pobytu ve vesmíru, značné oslabení fyzické kondice, které se projevuje snížením výkonnosti kardiovaskulárního systému, snížením svalové síly, ubýváním svalové a kostní hmoty, poruchami rovnováhy a prostorové orientace a celou řadou dalších symptomů.
Na výkonnost astronautů v průběhu kosmické mise to nemá nijak závažný vliv. V podstatě se dá říci, že všechny tyto změny, jsou přirozenou adaptací na pobyt ve vesmíru. Problém však nastává po návratu na Zemi, do Zemské gravitace.

A tak, bezprostředně po návratu na Zemi, když Kapsule Sojuz s Thomasem Pesquetem přistála v
Kazašské stepi, ujal se jej zdravotnický tým ESA, který byl vybaven zařízením Tempus Pro. Astronaut byl připojen na několik senzorů a všechny důležité informace o fyziologických funkcích, jako jsou EKG, údaje o krevním tlaku, či okysličení krve a další, byly v reálném čase přes satelit odeslány lékařům do Kolína nad Rýnem. Celá procedura se opakuje i ve vrtulníku, cestou z místa přistání v kazašské stepi do města Karaganda a i při dalších přesunech.
 
Pomocí zabezpečeného satelitního spojení lze také posílat ultrazvukové snímky, videa, fotografie i hlasový přenos. Všechna data jsou současně zašifrovaná a zůstávají uložena v zařízení, kde čekají na další podrobné vyhodnocení. Sdílení informací mezi záchrannými týmy v reálném čase přispívá k efektivitě záchranné operace v případě mimořádné události při přistání.

Zdokonalená verze zařízení bude použita v prosinci při návratu Paola Nespoliho z ISS. Bude se testovat odesílání medicínských dat z letadla, přepravujícího astronauty do střediska výcviku astronautů ESA v Kolíně nad Rýnem.