БОЛЕЗНЬ ДВИЖЕНИЯ, ВЫЗВАННАЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЙ ОТОЛИТОВОЙ СТИМУЛЯЦИЕЙ ПРИ ВРАЩЕНИИ ЧЕЛОВЕКА В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ПОЛОЖЕНИИ (ВОКРУГ ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ ТЕЛА)
© Э.И.Мацнев, Е.Э.Сигалева
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космической медицины и биологии"
2012 г.
Известно, что болезнь движения (БД) развивается при необычных движениях тела человека, способных вызывать рассогласование между возникающими сенсомоторными реакциями («сенсорный конфликт»). При этом сигналы от различных сенсорных модальностей (зрительных, вестибулярных, проприоцептивных) могут входить в противоречие и не совпадать с другими сигналами или с внутренними представлениями ожидаемого движения (Reason, Brand, 1975; Bos, Bles, 1998, 2002; Guedry et al., 1998; Yates et al.,1998; Wentre-Dominey et al.,2008). Полукружные каналы и отолитовые органы тесно взаимодействуют в стабилизации взора при движениях головы. Центральная нервная система (ЦНС) интегрирует информацию от полукружных каналов (угловых скоростей движения головы), от отолитовых органов (линейных ускорений и гравитации), от органа зрения, тактильных ощущений. Зрительно-вестибулярные пути «согласуются» с внутренней нейронной сетью, обозначенной как “velocity storage mechanism” (VSM) (Robinson 1975, 1977; Raphan et al., 1977). Во время вращения вокруг вертикально расположенной оси вращения с постоянной скоростью ориентация головы относительно вектора гравитации непрерывно изменяется, включая гравито-зависимую макулу отолитового рецептора (Ventre-Dominey et al., 2008). Наклоны головы при подобном вращении могут приводить к развитию выраженных симптомов БД.
Иная картина наблюдается при вращении человека вокруг горизонтально расположенной продольной оси тела (ось Z). Функциональное состояние лабиринта при продолжительном вращении в этой позиции изменяет свойства периферической вестибулярной системы, приводя к изменению ее чувствительности. При действии ускорений ток эндолимфы в лабиринте вызывает изгиб волосковых клеток в ампуле и соответствующую возбудимость нервных волокон вестибулярного нерва (Hain et al. 2000). Высокая вязкость эндолимфы механически преобразует сигнал от ускорения в сигнал, первоначально приблизительно пропорциональный скорости движения головы. Однако при продолжительном вращении механическая эластичность купулы начинает восстанавливаться, и она возвращается в первоначальную позицию (Wilson and Melvill-Jones, 1979). В результате этого при продолжающейся постоянной скорости вращения сигналы от вестибулярных каналов воспринимаются только в пределах 30-60 сек., после чего обследуемый перестает ощущать вращение. Между тем отолитовая макула постоянно стимулируется в связи с «ре-ориентацией» ее относительно вектора гравитации, и это противоречит сигналам от горизонтальных полукружных каналов. Таким образом, создаются условия для «отолит-каналового» конфликта, который может быть причиной развития БД, более приближенной к механизму развития космической болезни движения (КБД).
Проведен ретроспективный анализ переносимости длительного вращения в экспериментальном стенде «Вега», обеспечивающем вращение человека вокруг продольной оси тела в горизонтальном положении («по оси Z») со скоростью 24 об/мин (144 град/сек). В исследованиях приняли участие 14 здоровых мужчин-добровольцев в возрасте от 31 до 51 лет (средний возраст 41,0 лет), среди которых 8 космонавтов, ранее участвовавших в космических полетах (КП) на транспортном корабле «Союз» и орбитальной станции «Мир» продолжительностью от 7 до 211 суток. Максимальная продолжительность вращения в стенде «Вега» составляла 4 часа. Досрочное прекращение вращения проводилось при развитии крайней степени БД (16 баллов по шкале БД) (Graybiel et al.,1968) либо по просьбе обследуемого. Оценка состояния обследуемого во время вращения проводилась на основе регистрации ряда физиологических параметров: ЭКГ, частота дыхания (ЧД), электронистагмограмма (ЭНГ), а также путем опроса по радиосвязи и видеомониторингу. До и после эксперимента оценивали ортостатическую устойчивость, функцию постурального равновесия, гормональный статус, водно-солевой обмен и др. На основе анкеты-опросника симптомов БД (Reason, Brand,1975) определяли степень выраженности вестибуло-вегетативных расстройств (ВВР) и сенсорных нарушений (СН). Космонавты сопоставляли переносимость вращения на стенде «Вега» с ощущениями в КП. По переносимости 10-минутного теста Кориолисовых (прецессионных) ускорений обследуемые были отнесены к категории лиц с исходным высоким (9.71±0.20 мин.) или близким к высокому (9.86±0.14 мин.) уровнем вестибулярной устойчивости при выраженности ВВР 2.5±0.96 и 1.7±0.66 балла соответственно. По переносимости вращения на стенде «Вега» были выделены 2 группы обследуемых: 1-я группа (8 человек, из них 4 космонавта) – подверженные БД (+БД) со средним временем переносимости вращения (54.0±16.72 мин) и ВВР (15.25±0.75 балла); 2-я группа (8 человек, из них 4 космонавта) – резистентные к БД (-БД) со средним временем переносимости вращения (240.0±0 мин) и ВВР (3.0 ±1.0 балла). Различия между группами достоверны (p<0,001). СН характеризовались различным видом иллюзий в виде вращения «по цилиндру», «по конусу», «инверсии», «частичной или полной дезориентации» и др. У 4 космонавтов из первой группы отмечено полное совпадение наличия КБД в КП и (+БД) при вращении в стенде «Вега». Напротив, 4 космонавта из второй группы (-БД) перенесли реальный КП без симптомов КБД. Полученные данные открывают перспективу использования длительного вращения на стенде «Вега» для более эффективного прогнозирования КБД в КП, в том числе в измененных гравитоинерциальных условиях Луны, путем изменения скорости и длительности вращения на данном стенде.