کیسه خواب با تکنولوژی بالا می تواند مشکلات بینایی در فضا را حل کند

ناسا می گوید پروژه فشار مغز UTSW برای ماموریت مریخ حیاتی است.

در تاریخ 13 دسامبر 2021 هنگامی که دکتر جیمز لیدنر قصد داشت به مردم از کمک غیرمعمولی که در مأموریت بشر به مریخ داشته است بگوید، لبخند ظریفی بر چهره او ظاهر شد. داوطلب مطالعه به مدت 72 ساعت متوالی روی تختی در UT Southwestern دراز کشید، این یکنواختی تنها در شب شکسته شد، زمانی که محققان پایین تنه او را در کیسه خواب مهر و موم شده و مجهز به خلاء قرار دادند تا مایعات بدن را که به طور طبیعی در حالت خوابیده به پشت سرش می ریختند پایین بیاورند. تحقیقات جدید منتشر شده در JAMA Ophthalmology نشان می‌دهد که با مکش این مایعات و تخلیه فشار مغز، کیسه خواب طراحی شده مخصوص ممکن است از مشکلات بینایی فضانوردان در فضا جلوگیری کند، جایی که مایعات به داخل سر شناور می‌شوند و به طور مداوم پشت کره چشم را فشار می‌دهند و دوباره به آن شکل می‌دهند.

تصویر: جیمز لیدنر سه شب را در یک کیسه خواب با فناوری پیشرفته گذراند که با مکش مایعات به قسمت پایین بدن، فشار را در مغز تخلیه می کند. ناسا امیدوار است که این کیسه بتواند توسط فضانوردان در فضا برای کاهش مشکلات بینایی که معمولاً در طول ماموریت‌های طولانی‌تر تحمل می‌کنند، استفاده کند.

این پدیده بیش از یک دهه است که دانشمندان را آزار می دهد و همچنان یکی از بزرگترین معضلات سلامتی اکتشافات فضایی انسان است. اما یافته‌های UT Southwestern ( که ناسا برای یافتن پاسخی برای مشکلات بینایی فضانوردان از آن استفاده نمود ) نشان می‌دهد که کیسه‌های خواب فضایی با فناوری پیشرفته ممکن است راه‌حلی ارائه دهند.

شایان ذکر است، محققان دریافتند که در حالی که تنها سه روز صاف دراز کشیدن فشار کافی برای تغییر شکل کره چشم ایجاد می کند، اما در هنگام استفاده از فناوری مکش چنین تغییری رخ نداد. بنجامین لوین( متخصص قلب و عروق جنوب غربی که به ناسا کمک می کند تا خطرات فشار مغز و خون غیرطبیعی را برای سلامتی برطرف کند )، گفت: «ما نمی دانیم که تأثیرات آن در یک پرواز طولانی تر، مانند یک عملیات دو ساله مریخ چقدر بد است. اگر فضانوردان چنان آسیب‌های شدیدی داشته باشند که نتوانند ببینند، این امر مأموریت را به خطر می‌اندازد و فاجعه خواهد بود»

تغییر شکل کره چشم

ناسا امیدوار است این کیسه خواب بتواند اختلالی به نام سندرم عصبی چشمی مرتبط با پرواز فضایی یا SANS (spaceflight-associated neuro-ocular syndrome) را برطرف کند. این بیماری با صاف شدن تدریجی کره چشم، تورم عصب بینایی و اختلال بینایی مشخص می شود.

تصویر: مایعات بدن در گرانش صفر فشار ثابتی را به پشت چشم وارد می کند و باعث صاف شدن تدریجی کره چشم، تورم عصب بینایی و اختلال بینایی می شود.

مطالعات قبلی توسط UT Southwestern و موسسه ورزش و پزشکی محیطی در بیمارستان پرزبیتریان سلامت تگزاس دالاس نشان داد که SANS احتمالاً ناشی از فشار ثابتی است که مایعات بدن به مغز وارد می کند. SANS در زمین مشکلی نیست، جایی که گرانش مایعات را هر بار که فرد از تخت بیرون می‌آید به بدن می‌کشد. در فضا، فقدان گرانش مانع از این روند تخلیه روزانه می شود و به بیش از نیم گالن مایعات بدن اجازه می دهد در سر جمع شده و به کره چشم فشار وارد کند. ناسا مشکلات بینایی را در بیش از نیمی از فضانوردانی که حداقل شش ماه در ایستگاه فضایی بین المللی خدمت کرده اند، ثبت کرده است. چشم برخی از آن ها دوربین شده که در خواندن مشکل داشتند و گاهی برای کمک در آزمایش ها به همنوردان نیاز داشتند.

سایر خطرات

شاید بهترین راه حل تا کنون استفاده از عینک های فضایی ویژه با لنزهای قابل تنظیم بوده است که تغییر دید فضانوردان را در ایستگاه فضایی اصلاح می کند. اما این استراتژی برای کاهش نگرانی ‌ها در مورد اثرات بلند مدت روی کره چشم و همچنین عوارض احتمالی قلبی-عروقی که تیم دکتر لوین در حال کشف هستند، چندان کمکی نمی‌کند.

تصویر: مشیمیه، یک لایه نازک در وسط دیواره کره چشم بین شبکیه و صلبیه، در طول پروازهای فضایی طولانی مدت به دلیل مایعات بدن که با گرانش صفر به سر منتقل می‌شوند، در برابر تغییر شکل آسیب‌پذیر است. به عنوان مثال، یک مطالعه در سال 2018 نشان داد که گذراندن شش ماه در گرانش صفر ممکن است احتمال ایجاد یک آریتمی قلبی رایج به نام فیبریلاسیون دهلیزی را افزایش دهد. این وضعیت می تواند منجر به لخته شدن خون، حمله قلبی یا سکته شود.

دکتر لوین گفت: «و مطمئناً ممکن است اثرات دیگری از فشار مغز وجود داشته باشد که ما هنوز ثبت نکرده‌ایم ». فضانوردان چیزی را گزارش می‌کنند که آن را "احمق‌های فضایی" می‌نامند. آن ها بیش از آنچه فکر می‌کنند اشتباه می‌کنند. اینکه آیا این ربطی به ناتوانی در کاهش فشار دارد، ما نمی دانیم. اگرچه برخی از اثرات SANS موقتی به نظر می رسند چرا که دید بلافاصله پس از بازگشت فضانوردان به زمین به حالت عادی باز می گردد. دکتر استنگر گفت که تحقیقات UT Southwestern برای پرواز سرنشین دار مریخ که ناسا امیدوار است در دهه 2030 پرتاب کند، حیاتی است. فناوری کیسه خواب، به ویژه، می تواند مشکلات مغز و قلب را برطرف کند. پیامدهای درازمدت سلامت (سانس) چیست؟ دکتر استنگر اضافه کرد که تیم بزرگی در زمین مشغول کار برای مقابله با بسیاری از این خطرات است.

چرا فضانوردان از کیسه خواب استفاده می کنند؟

این کیسه برای تامین گرما و جلوگیری از شناور شدن بدن آن ها در اتاق هنگام خواب است. سوراخ‌های باز در دو طرف کیف به بازوها اجازه می‌دهد تا جلوی بدن شناور شوند، انگار که در خواب یک ارکستر را رهبری می‌کنند.

اندازه گیری فشار مغز

نمونه اولیه کیسه خواب نقطه اوج چندین مرحله تحقیقاتی است که توسط UT Southwestern برای کمک به ناسا برای درک بهتر این اختلال انجام شده است، از جمله مطالعه سال 2017 که شواهد قانع‌کننده‌ای ارائه کرد مبنی بر اینکه فشار ثابت ممکن است واقعاً به SANS کمک کند.

دکتر لوین برای آزمایش تئوری خود در مورد فشار مغز، بازماندگان سرطان را از سراسر کشور به خدمت گرفت که هنوز بر روی سر خود پورت هایی داشتند که شیمی درمانی دریافت کرده بودند. این پورت ها دسترسی نادری را برای اندازه گیری فشار مستقیم در مغز به محققان ارائه می دهند. داوطلبان هر کدام با یک هواپیمای جاذبه صفر به اتمسفر فوقانی رفتند، جایی که مایعات بدنشان به سمت بالا شناور بود. یک جراح مغز و اعصاب از موسسه مغز پیتر اودانل جونیور UT Southwestern فشار مغز را با قرار دادن تجهیزات ویژه در پورت اندازه گیری کرد.

وندی هنکوک، یک نجات یافته از سرطان خون از فیلادلفیا که موافقت کرد بیش از چندین بار مانور بالا و پایین را در گرانش صفر انجام دهد گفت:« که کار خیلی سختی سخت بود. اما ناسا عالی است، بنابراین، بله، من می‌خواستم به این فرصت کمک کنم. من این کار را برای فضانوردان انجام دادم». مطالعه به دست آمده نشان داد که فشار مغز در فردی که روی زمین دراز کشیده است در واقع بیشتر از فضا است. با این حال، هنگامی که فرد در زمین است، فشار موقع ایستادن او تخلیه می شود و گرانش مایعات را به پایین می کشد. البته فضا چنین آرامشی را برای فضانوردان فراهم نمی کند.

یک درمان جدید

با این بینش حیاتی، تیم دکتر لوین شروع به کار با خرده‌ فروش تجهیزات در فضای باز REI کردند تا کیسه‌خوابی با فناوری پیشرفته بسازند که می‌تواند توسط فضانوردان هر شب برای تخلیه فشار در مغز استفاده شود. اگرچه فناوری مشابه فشار منفی پایین تنه برای چندین دهه برای حفظ توده عضلانی و استخوانی در فضا مورد استفاده قرار گرفته است، نمونه ‌های اولیه قبلی برای ساعت ‌ها استفاده طراحی نشده بودند یا به عنوان پادزهر برای SANS آزمایش نشده بودند.

تصویر: دکتر بنجامین لوین از UTSouthwestern از اوایل دهه 1990 در مورد اثرات سفر فضایی تحقیق نمود ( زمانی که اولین کاتتر (catheter) را برای نظارت بر فشار قلب یک فضانورد در فضا استفاده کرد ).

این کیسه دارای یک قاب محکم است ( به شکل مناسبی مانند یک کپسول فضایی ) و طوری طراحی شده است که از کمر به پایین بر روی یک فرد قرار گیرد. حدود دوازده نفر داوطلب شدند تا این فناوری را آزمایش کنند، از جمله دکتر لیدنر، یک بیمارستان داخلی در سن آنتونیو که علاقه مند به دنبال کردن حرفه ای در پزشکی هوافضا است. دکتر لیدنر دو بار ( هر سه روز ) به یک اتاق تحقیقاتی UT Southwestern رفت و در آنجا در رختخواب دراز کشید. فقط در ملاقات دوم او را هر شب هشت ساعت در کیسه خواب می گذاشتند. محققان تغییرات در مغز را پس از هر بار مصرف مقایسه کردند. او به شوخی گفت:«مولد بودن از پنجره بیرون رفته است. اما این تجربه‌ای است که می‌توانم یک روز به فرزندم بگویم که این کار من به انسان‌ها در فرود روی مریخ کمک کرد »قبل از اینکه ناسا این فناوری را در ایستگاه فضایی بیاورد، باید به چند سوال پاسخ داده شود، از جمله زمان بهینه ای که فضانوردان باید هر روز در کیسه خواب بگذرانند. اما دکتر لوین گفت آخرین یافته‌های او نشان می‌دهد که SANS تا زمانی که آژانس فضایی برای پرتاب به سیاره سرخ آماده شود، هیچ خطری برای سلامتی نخواهد داشت. دکتر لوین گفت: «این شاید یکی از حیاتی ترین مسائل پزشکی باشد که در دهه گذشته برای برنامه فضایی کشف شده است. من از داوطلبانی که به ما کمک می‌کنند تا مشکل را حل کنیم، سپاسگزارم »

تحقیقات بلند مدت

دکتر لوین از اوایل دهه 1990، زمانی که اولین کاتتر را برای نظارت بر فشار قلب یک فضانورد در فضا کار گذاشت، در مورد اثرات سفرهای فضایی تحقیق کرد. از آن زمان، او با ناسا در پروژه های مختلف کار کرده و به جراحان پرواز خود در مورد مسائل پزشکی قلبی عروقی مشاوره می دهد. ناسا اخیراً 3.8 میلیون دلار کمک مالی مستقیم و غیرمستقیم در طول 13 سال به او اهدا کرد تا تأثیرات سفر فضایی بر قلب را بررسی کند.

دیگر اعضای کلیدی تیم دکتر لوین شامل کریستوفر هیرون، دکترا، نویسنده اول مطالعه JAMA و دستیار مربی در بخش تحقیقات بالینی کاربردی در UT Southwestern بود. و تونی ویتورث، دکتر جراح مغز و اعصاب از موسسه مغز اودانل که فشار مغز بیماران را در گرانش صفر اندازه گیری کرد. دکتر لوین پروفسور پزشکی داخلی و مدیر مؤسسه ورزش و پزشکی محیطی در بیمارستان پرسبیتریان سلامت تگزاس دالاس، مشارکتی بین UT Southwestern و منابع سلامت تگزاس است. او دارای استادی ممتاز در علوم ورزشی در UT Southwestern است.

درباره مرکز پزشکی UT Southwestern

UT Southwestern، یکی از برترین مراکز پزشکی دانشگاهی، تحقیقات زیست پزشکی پیشگام را با مراقبت و آموزش بالینی استثنایی ادغام می کند. هیئت علمی این موسسه شش جایزه نوبل دریافت کرده است و شامل 25 عضو آکادمی ملی علوم، 16 عضو آکادمی ملی پزشکی و 14 محقق موسسه پزشکی هاوارد هیوز است. هیئت علمی تمام وقت با بیش از 2800 نفر، مسئولیت پیشرفت های پیشگامانه پزشکی را بر عهده دارد و متعهد به ترجمه سریع تحقیقات علم محور به درمان های بالینی جدید است. پزشکان UT Southwestern در حدود 80 تخصص به بیش از 117000 بیمار بستری در بیمارستان، بیش از 360000 مورد اورژانس، و نظارت بر نزدیک به 3 میلیون ویزیت سرپایی در سال، مراقبت می کنند.

منبع: UTsouthwestern Medica Center