Сон в космосе - Sleep in space
Сон в космосе - важная часть космической медицины и планирования миссий, влияющая на здоровье, возможности и моральный дух космонавтов.
Полеты человека в космос часто требуют от экипажей космонавтов длительных периодов без отдыха. Исследования показали, что недостаток сна может вызвать усталость, которая приводит к ошибкам при выполнении критических задач. Кроме того, люди, которые испытывают усталость, часто не могут определить степень своего поражения. Астронавты и наземные бригады часто страдают от недосыпания и нарушения циркадного ритма . Усталость из-за потери сна, смены режима сна и перегрузки на работе могут вызвать ошибки в работе, которые подвергают участников космического полета риску поставить под угрозу цели миссии, а также здоровье и безопасность тех, кто находится на борту.
Обзор
Сон в космосе требует, чтобы космонавты спали в кабине экипажа, небольшой комнате размером с душевую кабину. Они лежат в спальном мешке, привязанном к стене. Астронавты сообщают, что им снятся кошмары и сны, а также они храпят во время сна в космосе.
Спальные места и помещения экипажа должны хорошо вентилироваться; в противном случае космонавты могут проснуться из-за недостатка кислорода и задыхаться, потому что вокруг их головы образовался пузырь из выдыхаемого ими углекислого газа . Клетки мозга чрезвычайно чувствительны к нехватке кислорода, и клетки мозга могут начать умирать менее чем через 5 минут после того, как их снабжение кислородом прекратится; в результате гипоксия мозга может быстро вызвать серьезное повреждение мозга или даже смерть. Снижение поступления кислорода в мозг может вызвать слабоумие и повреждение мозга, а также множество других симптомов.
В начале 21 века экипаж МКС спал в среднем около шести часов в день.
На земле
Хроническая потеря сна может влиять на работоспособность так же, как и полная потеря сна, и недавние исследования показали, что когнитивные нарушения после 17 часов бодрствования аналогичны нарушениям из-за повышенного уровня алкоголя в крови.
Было высказано предположение, что рабочая перегрузка и циркадная десинхронизация могут вызвать снижение производительности. Те, кто выполняет посменную работу, страдают от повышенной утомляемости, поскольку график их сна / бодрствования не синхронизируется с естественным дневным светом (см. Синдром сменной работы ). Они более склонны к автомобильным и промышленным авариям, а также к снижению качества работы и производительности труда.
Наземные экипажи НАСА также подвержены влиянию смены режима сна (смена сна), поддерживая критически важные операции Международной космической станции во время ночных смен.
В космосе
Во время программы «Аполлон» было обнаружено, что адекватный сон в небольших объемах, доступных в командном модуле и лунном модуле, был наиболее легко достигнут, если (1) было минимальное нарушение предполетного циркадного ритма членов экипажа; (2) все члены экипажа космического корабля спали одновременно; (3) члены экипажа смогли снять костюмы перед сном; (4) графики работы были составлены и пересмотрены по мере необходимости, чтобы обеспечить спокойный (радиомолчание) 6-8-часовой период отдыха в течение каждых 24 часов; (5) в условиях невесомости были предусмотрены свободные ограничители, чтобы не дать членам экипажа дрейфовать; (6) на лунной поверхности был предусмотрен гамак или другая кровать; (7) было адекватное сочетание температуры в салоне и одежды для сна для комфорта; (8) экипаж мог приглушить свет приборов и либо закрыть глаза, либо исключить попадание солнечного света в кабину; и (9) оборудование, такое как насосы, было надлежащим образом заглушено.
В настоящее время руководство НАСА ограничивает количество часов, в течение которых астронавты должны выполнять задачи и мероприятия. Это известно как «Соответствие нормам службы». Текущее номинальное количество часов работы космических экипажей составляет 6,5 часов в день, а время работы в неделю не должно превышать 48 часов. НАСА определяет критическую перегрузку рабочей нагрузки для экипажа космического полета как 10-часовой рабочий день по 3 дня в неделю или более 60 часов в неделю ( NASA STD-3001, Vol. 1 ). Астронавты сообщают, что периоды интенсивной работы могут привести к умственному и физическому утомлению. Исследования, проведенные в медицинской и авиационной отраслях, показали, что повышенные и интенсивные рабочие нагрузки в сочетании с нарушением сна и утомляемостью могут привести к серьезным проблемам со здоровьем и ошибкам в работе.
Исследования показывают, что качество и количество сна астронавтов в космосе заметно ниже, чем на Земле. Использование препаратов, вызывающих сон, может указывать на плохой сон из-за нарушений. Исследование 1997 года показало, что структура сна, а также восстановительный компонент сна могут быть нарушены в космосе. Эти нарушения могут увеличить количество ошибок производительности.
Текущие данные космических полетов показывают, что на точность, время отклика и вспоминание задач влияет недосыпание, рабочая перегрузка, утомляемость и циркадная десинхронизация.
Факторы, способствующие потере сна и утомляемости
Наиболее распространенные факторы, которые могут повлиять на продолжительность и качество сна в космосе, включают:
- шум
- физический дискомфорт
- пустоты
- нарушения, вызванные другими членами экипажа
- температура
В настоящее время проводится сбор доказательств для оценки воздействия этих индивидуальных, физиологических факторов и факторов окружающей среды на сон и утомляемость. Также оценивается влияние графиков работы и отдыха, условий окружающей среды, правил и требований полетов на сон, утомляемость и работоспособность.
Факторы, способствующие десинхронизации циркадных ритмов
Воздействие света является самым большим фактором десинхронизации циркадных ритмов на борту МКС. Поскольку МКС совершает оборот вокруг Земли каждые 1,5 часа, экипаж видит 16 восходов и закатов в день. Сдвиг сна (смещение сна) также является значительным внешним фактором, вызывающим десинхронизацию циркадных ритмов в текущих условиях космического полета.
Другие факторы, которые могут вызвать десинхронизацию циркадных ритмов в космосе:
- сменная работа
- увеличенное рабочее время
- изменения графика
- хлопковое переключение (переключение сна)
- продолжительный свет лунного дня
- Марсианский золь на Земле
- Марсианский золь на Марсе
- аномальные сигналы окружающей среды (например, неестественное освещение)
Недосыпание, генетика и космос
Как острая, так и хроническая частичная потеря сна часто возникают в космическом полете из-за производственных требований и по физиологическим причинам, которые еще не полностью изучены. Некоторые космонавты страдают больше, чем другие. Земные исследования продемонстрировали, что недосыпание представляет собой риск для работоспособности космонавтов и что существуют большие, надежные индивидуальные различия в величине когнитивных функций, утомляемости и сонливости, а также гомеостатической уязвимости сна к острому тотальному недосыпанию и хроническому ограничению сна. у здоровых взрослых. Стабильные, характерные (фенотипические) межиндивидуальные различия, наблюдаемые в ответ на потерю сна, указывают на лежащий в основе генетический компонент. Действительно, данные показывают, что общие генетические вариации ( полиморфизмы ), участвующие в регуляции сна-бодрствования, циркадных ритмах и когнитивной регуляции, могут служить маркерами для прогнозирования межиндивидуальных различий в гомеостатической и нейроповеденческой уязвимости сна к ограничению сна у здоровых взрослых. Выявление генетических предикторов дифференциальной уязвимости к ограничению сна поможет выявить астронавтов, больше всего нуждающихся в средствах защиты от усталости в космическом полете, и проинформировать медицинские стандарты для получения адекватного сна в космосе.
Информация о компьютерном моделировании
Биоматематические модели разрабатываются для демонстрации биологической динамики потребности во сне и суточного ритма. Эти модели могут предсказывать работу космонавта в отношении усталости и циркадной десинхронизации.
Смотрите также
- Мир # Сон в космосе
- Последствия недосыпания в космосе
- Влияние недосыпания на когнитивные способности
- Нарушение сна при сменной работе
- Скайлаб 4
- Недосыпание
Рекомендации
В эту статью вошли материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства : «Здоровье человека и риски при выполнении космических миссий» (PDF) . (НАСА SP-2009-3405)
Источники
- http://www.asc-csa.gc.ca/eng/astronauts/living-sleeping.asp
- http://science.howstuffworks.com/sleep-in-space.htm
- http://www.theatlantic.com/technology/archive/2013/02/what-its-like-for-astronauts-to-sleep-in-space/273146/
- NASA.gov
- NASA.gov
дальнейшее чтение
- Гриффит, Кэндис; Махадеван, Шанкаран (май 2006 г.). «Влияние депривации сна на работоспособность человека: подход метаанализа» (PDF) . Проверено 30 мая 2012 года .
- Мэддокс, У. Тодд; Гласс, Брайан Д.; Волосин, Саша М .; Savarie, Zachary R .; Боуэн, Кристофер; Мэтьюз, Майкл Д .; Шниер, Дэвид М. (2009). «Влияние лишения сна на эффективность категоризации интеграции информации» . Спать . 32 (11): 1439–48. DOI : 10,1093 / сон / 32.11.1439 . PMC 2768950 . PMID 19928383 .
- «Центр исследования сна и работоспособности» . Университет штата Вашингтон, Спокан . Проверено 30 мая 2012 года .
Внешние ссылки