فضانورد ناسا Megan McArthur Behnken و محقق IHMC – Dawn Kernagis در حال شبیه سازی در ماموریت NEEMO 21.
بین اعماق دریا و فضا
بین اعماق دریا و فضا – Dawn Kernags دانشمند پژوهشی در انستیتوی شناخت انسان و ماشین (IHMC) در فلوریدا است. او بر تیم تحقیقاتی مربوط به بهداشت و سلامت، جهش و تکامل انسان و همچنین عملکرد تیم نظارت دارد. وی همچنین با تأمین بودجه از ناسا و وزارت دفاع، از جمله دفتر تحقیقات نیروی دریایی (ONR)، تحقیقات زیادی در مورد بهینه سازی عملکرد انسان و کاهش ریسک بر روی اپراتورها در محیط های پر خطرانجام داده است.
Dawn Kernags
Kernags دانشمند و پزشک پرشور و غواص غار میباشد. از دهه 1990 مشغول فعالیت بر روی پروژه های اکتشافی متعددی بوده است. از جمله به عنوان یکی از اعضاء ناسا در عملیات محیط زیست NEEMO) 21) و ماموریت زیستگاه زیر آب در سال 2016 فعالیت داشته است. موفق به دریافت جوایز دانشمند جوان انجمن پزشکی Undersea و Hyperbaric 2018 می باشد.(دارای چندین جوایز دیگر نیز می باشد). Dawn Kernagis عملکرد انسان در محیط های پر خطر بررسی کرده است.
تمرکز اصلی تحقیقات آزمایشگاه چیست؟
آزمایشگاه ما در جستجوی روش های جدید برای بهینه سازی عملکرد افرادی است که در محیط های پر خطر فعالیت میکنند. این عملکرد را از یک منظر کلی بررسی می کنیم. عملکرد فیزیولوژیکی، جسمی و شناختی غواصان و همچنین افرادی مانند خلبانان و کسانی که در کوه و ارتفاعات فعالیت دارند و برای فضانوردان در فضا.
این محیط های پر خطر (مانند عمق فضا و غواصی اشباع) چگونه شبیه سازی می شوند؟ و چه تفاوت های با اکوسیستم اصلی دارند؟
شباهت هایی کافی بین تمام این محیط ها وجود داره که باعث میشه ما بتونیم از اطلاعات هر یک آز انها بهره ببریم. اما در این محیط ها تفاوت های هم وجود دارد و مطالعات جداگانه برای هر کدوم انجام میشود. یکی عامل مشترک در محیط ها، افرادی هستند که بر روی آنها مطالعه می کنیم. در مقایسه با جمعیت عمومی، آنها معمولا ورزشکارانی بسیار سالم و باور نکردنی هستند. ما شاهد این مسئله هستیم که افرادی کاملا سالم و آماده با قرار گرفتن در اینگونه محیط ها (با توجه به فشارهای مختلف محیط هایی که در آن مشغول به کار هستند) به شدت تحت فشار قرار می گیرند. ما در این گونه محیط ها تأثیراتی در فیزیولوژی مغز و سیستم قلبی عروقی این افراد مشاهده می کنیم که در نهایت می تواند بر عملکرد شناختی و جسمی تأثیر گذار باشد. به عنوان مثال، افراد در حالی که در ارتفاعات یا مشغول غواصی هستند، ممکن است دچار هیپوکسی (نارسایی اکسیژن کافی) یا هایپرکاپنیا (دی اکسید کربن بیش از حد) شوند. شباهت دیگر این است که ما می توانیم تغییرات مایعات در بدن را هم در میکروگرویتی (ریزگرد) و هم در غوطه وری مشاهده کنیم. ما همچنین چالش روانی را نیز برای این اشخاص در نظر می گیریم. بسیاری از این مراجع کنندگان نیاز دارند تا برای مدت طولانی در انزوا باشند و امکان دسترسی سریع به معالجه پزشکی را ندارند.
اشاره کردید که تغییرات مایع در غواصی، فضا و ارتفاعات متفاوت است. تفاوت در چی است؟
مکانیسم های مختلفی برای حرکت مایعات در کل بدن در پاسخ به میکروگرویتی (ریزگرد) وجود دارد. غواصی و غوطه وری نیز با تغییر مایع همراه است. از بین رفتن نیروی گرانش یکی از دلایل این موضوع می باشد. تأثیرات خنک کننده (اثر شدید غواصی بر دمای بدن)، خیس بودن در بینی و فشار هیدرواستاتیک عوامل دیگری هستند که سبب تغییر مایعات همراه هستند. ما در حال بررسی تغییرات قلبی عروقی در این محیط ها و تأثیر آن بر سیستم لنفاوی هستیم. خوشبختانه اخیرا علوم ابزار هایی برای بررسی جریان استاتیک در اختیار ما قرار داده که پیش از این در هیچ محیطی استفاده نشده بود. فنآوری های جدید تصویربرداری، به ما این امکان را می دهد تا جریان لنفاوی را بررسی کنیم، که فوق العاده آموزنده خواهد بود.
بین اعماق دریا و فضا- محقق Jeff Phillips از تبلت خود برای ارزیابی زمان واکنش در حین hypoxia استفاده می کند.
شما در تحقیقات مربوط به غواصی و فضا، بر روی افراد دیگر از جمله افراد مربوط به ارتش نیز مطالعاتی انجام می دهید. به نظر شما چگونه دانش و اطلاعات جمع آوری شده از این گونه مطالعات می تواند برای جوامع غواصی تفریحی یا فنی کارآمد باشد؟
حق با شماست. ما غواصان تفریحی سطح متوسط را بررسی نمی کنیم. اما بخش هایی وجود دارد که ما جمعیتی معمولاً سالم را مطالعه می کنیم، که طی این مطالعه یک جامعه غواصی تفریحی نسبتاً سالم را استخراج کنیم. من علاقه مندم که در هر مطالعه ما به دنبال راه حل هایی باشیم که تأثیر مستقیمی بروی کاربر داشته باشد. (چه در جوامعی که ما مطالعه می کنیم و چه در کاربردهای گسترده تر).
ما در حال جستجو برای پیدا کردن برنامه های غذایی مناسبی هستیم که بتواند ازابتلا به سرماخوردگی جلوگیری کند. یا برنامه های بالقوه ای که بتواند خطر ابتلا به مسمومیت اکسیژن سیستم عصبی مرکزی (CNS) را کاهش دهد. باید گفت که راه طولانی ای در این تحقیقات پیش رو داریم. همچنین در حال بررسی دستگاه هایی هستیم که می توانند تغییرات در بدن غواص، به ویژه در حرکت چشم و همچنین ردیابی توسط چشم را انجام دهد. که به طور بالقوه می توانند هیپوکسی، هایپرکاپنیا یا احتمال ابتلا به مسمومیت اکسیژن CNS را تشخیص دهد. در حال حاضر ما فاقد سیستم های هشدار هستیم. در نتیجه فعلا راهی برای پیش بینی هر یک از این تغییرات یا تشخیص زمان وقوع آنها را در اختیار نداریم. غواصان به دنبال سیستم هایی هستند که به آنها بگوید که دقیقا چه چیزی درست کار نمی کند و مشکل در کجاست. ممکن است در صورت در معرض خطر قرار گرفتن، بتواند برای غواص علائمی ایجاد کند. به نظر می رسد که چشم ها میتوانند دریچه خوبی برای این نوع تشخیص ها باشند. این فناوری تشخیص می تواند بر روی هر غواصی انجام شود.
محققان IHMC ، استفانی مارتینا و كدی کلمن ، اثرات این مطالعه را بررسی می كنند
عملکرد شناختی آب سرد با اندازه گیری تغییرات در حرکت چشم.
به نظر می رسد تلاش برای اندازه گیری دی اکسیدکربن مایعات بدن در زیر آب، هدف اصلی آزمایش های زیر آب است. که تاکنون موفقیت آمیز نبوده است. اگر ردیابی چشم رویکردی برای بررسی این موضوع باشد، آیا می توان این فناوری را در آینده در دسترس تجاری قرار داد؟
محققان IHMC با استفاده از فناوری سونوگرافی، اثرات سرماخوردگی را اندازه گیری می کنند.
این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه می باشد. در این مرحله نیز همچنان تحت آزمایش در خشکی قرار دارد. در صورت موفقیت آمیز بودن این آزمایشات، میتوان گفت که آزمایشات در داخل آب در سال آینده یا همین حدود میتواند امکان پذیر باشد. از زمان آزمایش نمونه اولیه تا زمان تولید یک دستگاه تجاری که در دسترس قرار گیرد، چند سال زمان میبرد. ما بر روی بخش تجاری دستگاهها تمرکز نکرده ایم، بلکه هدف و علاقه اصلی ما در ایجاد ابزاری قابل اطمینان برای جامعه تحقیقاتی است که از آن برای درک بهتر شرایطی مانند مسمومیت اکسیژن، خستگی، هیپوکسی و هایپرکاپنیا استفاده شود. این فقط آغاز کار و فعالیت ما است، اما ما امیدواریم که طی 5 تا 10 سال آینده این نوع دستگاه های ردیابی یا هشدار را در جامعه غواصی به صورت اجرایی راه اندازی نماییم.
چه اشخاصی در تیم تحقیقاتی شما فعالیت دارند؟
افرادی که در زمینه های مختلفی تخصص دارند در آزمایشگاه ما مشغول به فعالیت می باشند یا با ما همکاری دارند. پیشینه من در زمینه نوروفیزیولوژی و مطالعه فیزیولوژی انسان در محیط های پر خطر است. ما همچنین روانشناس شناختی، متخصصان عملکرد جسمی و کارشناسانی در حیطه غواصی و فضا داریم. به عنوان مثال، هنگام مطالعه استراتژی های تغذیه برای غواصان در آب سرد، می خواهیم به تغییر در دمای هسته اصلی بدن و همچنین اثرات مثبت یا منفی بر عملکرد یا سایر جنبه های فیزیولوژی با استفاده از استراتژی تغذیه بپردازیم. تیم ما قادر به بررسی تأثیر رویکردهای بالقوه جهت تحمل و عملکرد آن ها از نوک سر تا نوک انگشتان است.
در حال حاضر تمرکز و فعالیت کاری بسیاری بر روی رژیم کتوژنیک (ketogenic) و استراتژی های مکمل، متمرکز است تا به طور مثال از مسمومیت اکسیژن جلوگیری شود. آیا تحقیقات شما در همین راستا پیش می رود؟
تیم ما منحصرا به رژیم غذایی کتوژنیک (ketogenic) توجهی ندارد. حفظ رژیم و حفظ کتوز دشوار است (حالت فیزیولوژیکی که در آن سطح کتون برای مدت طولانی بیش از یک آستانه مشخص است). هر فردی به یک روش ثابت به رژیم پاسخ نمی دهد. یک روش قابل اعتماد برای القای کتوز، نوشیدن کتون استر(ketone ester) است. که می تواند به سرعت سطح کتون را افزایش دهد. (این کار را در خانه انجام ندهید.) هم اکنون در حال بررسی هستیم که آیا سطح بالای کتون می تواند عملکرد در بدن را بهبود بخشد. البته در صورتی که قبل از مواجهه با دمای بسیار سرد مصرف شود.
تیم ما همچنین در حال بررسی این مسئله است که آیا افراد در صورت ابتلا به هیپوکسی، نقص در عملکردشان را میتواند با مصرف کتون بهبود بخشند. که همچنین می تواند برای خلبانان و سایر افرادی که در ارتفاعات مشغول به فعالیت هستند
نیز مفید باشد.
قدم بعدی در تحقیقاتتان چیست؟
من به حفاظت نورونی و یادگیری چگونگی مراقبت از مغز هنگام رفتن به محیط های پر فشار از محیط های پر خطر در بستر بالینی علاقه مندم. من چند مطالعه جدید را برای بررسی لنفاتیک مغز و تأثیر استرسهای مختلف محیطی بر عملکرد آن شروع کرده ام. چگونه افزایش دی اکسید کربن بر پویایی مایعات در مغز مثلاً جریان خون و مایع نخاعی مغزی و جریان لنفاوی تأثیر می گذارد. از جمله جریان خون و مایع نخاعی مغزی و جریان لنفاوی؟
چطور وارد دنیای غواصی شدید؟
وقتی جوان بودم علاقه مند به یادگیری غواصی شدم. در سن 15 سالگی گواهی نامه غواصی خود را دریافت کردم. در آن مقطع والدینم نمی توانستند وقتی به یک فروشگاه مربوط به لوازم غواصی میرفتم، مرا بیرون بیاورند. دبیرستان بودم که غواصی غار را کشف کردم و عاشق آن شدم. خوشبختانه پدر و مادری داشتم که از اشتیاق و علاقه من حمایت می کردند. در سنین جوانی و در اوایل کار غواصی نیز خوش شانس بودم که در حالی که در برخی از پروژه های غواصی غار در دانشکده مشغول به فعالیت بودم، توسط برخی از بهترین غواصان غار دنیا راهنمایی شدم. من حدود یک دهه با آنها در چند پروژه دیگر کار کردم و سعی کردم مراحل بعدی را کشف کنم.
چگونه یک دانشمند در بخش غواصی شدید؟
من می دانستم که عاشق غواصی هستم. اما می خواستم تأثیر بیشتری بر جامعه غواصی داشته باشم. به خصوص برای غواصان پر خطری که با آنها ملاقات کرده بودم. بر این باور بودم که پزشکی میتواند برایم جالب باشد. سوالات زیادی در مورد آنچه از نظر فیزیولوژیکی برای غواصان اتفاق می افتاد داشتم. بسیاری از مدارس برنامه هایی از این قبیل را نداشتند. اما من با دیوید دالت (David Doolette) دکتر و دکتر ریچارد مون (Richard Moon) در دانشگاه دوک صحبت کردم و برای تأمین بودجه از ONR درخواست کردم. بودجه را دریافت کردیم. این نخستین باری بود که ONR Undersea Medicine بودجه ای را برای یک فرصت پیش از سرمایه گذاری تأمین می کرد. من آن پروژه را به عنوان بخشی از مطالعات دکترای خود شروع کردم و این شروع کار دانشگاهی من بود.
چه چیز دیگری هست که شما بخواهید شبکه هشدار غواصان و خوانندگان بدانند؟
من هیجان زده ام چرا که ما در حال انجام تحقیقاتی هستیم که بر روی کاربر متمرکز است. من همیشه آماده گفتگو با دیگر غواصان در مورد تجربیاتشان هستم. برخی مسائل و نگرانی ها در حیطه پزشکی در جامعه غواصی مشاهده می شود که جامعه تحقیقاتی حتی به آن فکر نکرده اند. این می تواند منجر به برخی تحقیقات جالب شود.
ادغام و ارتباط بین دانشمندان و غواصان بسیار مهم است. تا بتوانیم با هم راه حل هایی را برای حل بسیاری از موارد پیدا کنیم. بدین ترتیب باعث ایجاد ارتقاء و توسعه در آن موارد شویم. من بسیار خوشحال هستم از انجام این تحقیقات و تمرکز اصلی برای افرادی است که میخواهند از این ساخته ها استفاده نمایند.
By Frauke Tillmans, Ph.D
منبع مقاله : ALERT DIVER – ارائه شده توسط DAN