Коротаев К.С. врач-исследователь на станции «Восток»

Биоритмологические, психологические, метаболомные и биологические исследования в 66-й Российской антарктической экспедиции.

1. Исследование суточной и сезонной динамики изменений болевой чувствительности у человека в условиях зимовки на станции «Восток» (шифр «Алгометрия»)

Научный руководитель:
Поляков Алексей Васильевич, к.м.н., заведующий отделом, заведующий лабораторией, Государственный научный центр – Институт медико-биологических проблем РАН.

Исполнитель: Коротаев Константин Сергеевич, врач-исследователь.

Цель и задачи исследования: оценка влияния измененной среды обитания на показатели болевой чувствительности у человека.

Научное обоснование исследования:

Проблема оценки характеристик болевого синдрома крайне важна при оказании медицинской помощи в экстремальных условиях. Влияние условий зимовки на станции «Восток», характеризующихся комплексным воздействием на организм гипоксии, измененной продолжительности светового дня, изоляции и т.д., на болевую чувствительность в настоящее время не изучено.

Описание исследования:

Оценка влияния условий зимовки на станции Восток на показатели болевой чувствительности у человека с помощью тензо- и термоалгометр

Методики исследований:

Количественная оценка порога болевой чувствительности (ПБЧ) осуществляется двумя методами: механическим (тензоалгометрия) и термическим (термоалгометрия). Для определения ПБЧ методом тензоалгометрии испытуемый помещает средний палец правой руки в тензощуп, после чего нажимает кнопку включения тензощупа и удерживает ее, тензошток плавно, с равномерно нарастающим усилием надавливает испытуемому на подушечку пальца. При возникновении неприятного ощущения испытуемый отпускает кнопку. Цифровое значение давления записывается в журнал врача-исследователя. Тензоалгометрия для оценки ПБЧ проводится трижды с интервалами 30 секунд два раза в сутки – утром и вечером.

Для определения ПБЧ методом термоалгометрии, нагреваемая пластина из укладки «Термощуп» прикладывается к заранее выбранному участку на внутренней поверхности предплечья, после чего испытуемый нажимает кнопку включения термощупа и удерживает ее, пластина равномерно нагревается от 20°С. При возникновении неприятных ощущений испытуемый отпускает кнопку. Цифровое значение температуры записывается в журнал врача-исследователя Измерение проводится на левой руке два раза в сутки.

В устройстве предусмотрено автоматическое отключение тензоштока и термощупа при достижении фиксированных порогов воздействия для предотвращения травм и повреждений у испытателя.

Циклограмма исследований: Фон – в пути следования в Антарктиду, пять исследований на станции «Восток» и одно исследование через полтора-два месяца после отбытия со станции «Восток».



2. Изучение общей психофизиологической активности и психической работоспособности в автономных условиях (шифр «Поли»)
   
   Научный руководитель:
   Гущин Вадим Игоревич, д.м.н. , заведующий лабораторией, Государственный научный центр – Институт медико-биологических проблем РАН.
   
   Исполнитель: Коротаев Константин Сергеевич, врач-исследователь.
   
   Цель исследований:
   
   Получение исходных данных о суточной двигательной активности, состоянии когнитивных функций, качества сна, психофизиологических аспектах состояния и групповой динамике экипажа в целях прогнозирования психической работоспособности оператора в условиях высокой автономии.
   
   В качестве стрессоров: гиподинамия, гипоксия, ограниченный объем, экстремальные условия среды.
   
   Научное обоснование исследований: Полярные базы давно являются для международных космических агентств источником данных о закономерностях реагирования организма человека на такие факторы длительного космического полета, как сенсорная и социальная депривация, ограниченность пространства проживания, скученность, монотония, риск для здоровья и жизни, гипоксия, изменённый цикл сна-бодрствования, автономные условия существования. Результаты, полученные в серии экспериментов по моделированию условий межпланетного полета в гермокамерах «SIRIUS» свидетельствуют о значимом влиянии неблагоприятных факторов, общих для полярных зимовок и межпланетных полетов, на качество сна, работоспособность и активность внутригруппового взаимодействия операторов в течение суток, что подтверждает необходимость проведения дальнейших исследований в этой области. Поэтому оценка в условиях полярной зимовки динамики психической работоспособности оператора, (в т.ч. когнитивных функций, суточной двигательной активности, активности параметров вегетативной нервной системы, продолжительности и качества сна) - в перспективе позволит оптимизировать планирование режимов труда и отдыха, сложных операторских задач, физических тренировок, рациона питания, а также поможет определить необходимость использования медикаментозных средств профилактики в длительном межпланетном космическом полете.
   
   Еще одним направлением психологических исследований является оценка групповой динамики, единства ценностной ориентации и структуры экипажа полярников.
   
   Описание исследований:
   
   Измерение суточной двигательной активности полярников осуществляется носимыми на запястье браслетами-актиграфами. Оценка качества сна основывается на сравнительном анализе периодов ночного покоя и двигательной активности (беспокойства), выявленного методом актиграфии во время ночного отдыха. Ношение актиграфов предполагается в течение всей экспедиции поочередно: раз в 3 недели четверо обследуемых носят актиграфы Garmin (в течение недели), после чего члены группы передают браслеты следующим четырем обследуемым. Для сопоставления данных актиграфии с субъективными отчетами обследуемых будет использоваться Лидский опросник сна.
   
   Оценка психофизиологического состояния и психической трудоспособности операторов включает в себя батарею когнитивных тестов, выполняемую на ноутбуке. Для оценки групповой динамики и ценностного единства будут использоваться опросники. Когнитивные тесты и социальные исследования будут проходить 1 раз до прибытия на станцию «Восток», 5 раз за время зимовки и 1 раз во время возвращения из экспедиции.
   
   
3. Оценка кардиореспираторных параметров и двигательной активности в период бодрствования и во время сна (Шифр «Кольцо»)
   
   Научные руководители:
   Суворов Александр Владимирович, д.м.н., зав. отделом, Государственный научный центр – Институт медико-биологических проблем РАН,
   Ingo Fietze, Prof. Dr.med., Руководитель центра сна, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Interdisciplinary Center of Sleep Medicine, Charité Center 11 (CC11), Department of Cardiology and Angiology, Luisenstrasse 13, 10117 Berlin, Germany.
   
   Исполнитель: Коротаев Константин Сергеевич, врач-исследователь.
   
   Цель исследований:
   
   Исследования регуляции сердечной деятельности и дыхания автономной нервной системой во время сна и бодрствования с использованием неинвазивных методов и анализ качества сна полярников станции Восток на разных этапах зимовки. Изучение влияния различных форм нарушения сна на состояние вегетативной нервной системы и работоспособность.
   
   Научное обоснование исследований
   
   Предлагаемое исследование должно стать продолжением российско-германского сотрудничества в изучении влияния циркадианных ритмов и гипоксии на сон и двигательную активность в экстремальных условиях. На работоспособность полярников оказывает влияние не только нарушение сна, но также и изменение циркадианных ритмов. Именно взаимозависимость между циклом сон-бодрствование и работоспособностью является крайне важной проблемой. Предлагаемое исследование повысит наше понимание особенностей дыхания и сердечного ритма в условиях гипоксической гипоксии, изоляции и гипокинезии и будет способствовать оптимизации режима труда и отдыха (сна и восстановления), направленных на поддержание работоспособности членов экспедиции. развитие.
   
   Описание исследования:
   
   Кольцо OURA (Oura Health Ltd., Oulu, Finland) - гладкое металлическое кольцо, почти невесомое (4-6 граммов, легче обычного кольца) размером с брачное кольцо (подбирается индивидуально) без проводных входов (коммуникация через блютус). В него встроены датчики температуры тела, инфракрасные светодиоды для измерения пульса, а также 3D акселерометр и гироскоп для измерения движений. Кольцо отслеживает сон и активность 24ч / 7дн., обеспечивая информацию о качестве сна, фазах сна, автономных параметрах, включающих ВСР, дыхание и движения. Прибор показал свою перспективность при сравнении с полисомнографией (DeZambotti 2017). Он позволит оценивать автономные параметры и записи актографа в дневное время, во время спокойного и прерывистого сна. повседневных дел. зарядки. Данные пишутся автономно и хранятся в памяти кольца в течение 6 недель. Вместе с тем для хранения и сброса данных кольцо необходимо подсоединять к iPhone с установленным приложением OURA и средством блютус. Когда iPhone находится вблизи, сброс данных с кольца происходит автоматически, то есть ручное сброс не требуется.
   
   Другое «умное» кольцо фирмы CIRKUL имеет несколько другую безразмерную конструкцию и может выполнять, практически, те же функции, однако оно имеет и одно существенное дополнение – возможность контролировать оксигенацию крови –So2, что в гипоксических условиях приобретает особую важность и привносит элемент новизны во всю программу исследований. Методика проведения аналогична работе с кольцом OURA, вся информация передается через блюту на смартфон и затем через Интернет в Москву. Исследования с использованием данного кольца будут проводиться после исследований с использованием кольца OURA.
   
   Ожидаемые результаты:
   
   Новая информация об изменении параметров, характеризующих активность дыхания, сердечно-сосудистой системы и системы регуляции. Эти изменения будут свидетельствовать об изменениях в организме при автономном стрессе, а также об оксигенации крови и качестве сна в условиях экспедиции.
   
   
4. Оценка кардиореспираторных параметров и двигательной активности в период бодрствования и во время сна (Шифр «Кольцо»)
   
   Научный руководитель:
   Ларина Ирина Михайловна, д.м.н., профессор, Государственный научный центр - Институт медико-биологических проблем РАН
   
   Исполнитель: Коротаев Константин Сергеевич, врач-исследователь.
   
   Организации-соисполнители:
   • Автономная некоммерческая образовательная организация высшего профессионального образования «Сколковский институт науки и технологий».
   • Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (государственный университет)».
   
   Цель исследований: Основной целью исследования является продолжение начатых в 65 РАЭ работ по изучению характеристик протеома и липидома крови здорового человека при годовой изоляции на антарктической станции Восток в условиях гипобарической гипоксии и гипокапнии с последующим использованием полученных данных для обнаружения и валидации биомаркеров заболеваний, связанных с гипоксией, методом хромато-масс-спектрометрии с целью создания метода их ранней диагностики по протеому крови.
   
   Задачи исследования:
   - изучение нормальной вариабельности протеома и липидома плазмы добровольцев в фоновом периоде;
   - оценка изменений содержания и уровня белков и липидов крови при годовой изоляции на станции Восток в условиях гипобарической гипоксии и гипокапнии;
   - выявление по данным протеома крови добровольцев сигнальных путей, задействованных в ответе организма на действующие факторы;Организация эксперимента: Методика будет проводиться в 14 временных точках: 1 точка до начала эксперимента (в Санкт-Петербурге), каждый месяц (12 точек) в течение проживания на станции «Восток», и 1 точка после возвращения из Антарктической экспедиции в Санкт-Петербурге. Объём крови, отбираемый за каждую сессию у одного испытателя – 80 мкл.- обнаружение потенциальных биомаркеров гипобарической гипоксии и гипокапнии;
   - исследование скорости адаптации организма к длительной гипобарической гипоксии и гипокапнии.
   - оценка влияния полярного дня и полярной ночи на приспособленность организма к гипобарической гипоксии и гипокапнии.
   
   Организация эксперимента:
   
   Методика будет проводиться в 14 временных точках: 1 точка до начала эксперимента (в Санкт-Петербурге), каждый месяц (12 точек) в течение проживания на станции «Восток», и 1 точка после возвращения из Антарктической экспедиции в Санкт-Петербурге. Объём крови, отбираемый за каждую сессию у одного испытателя – 80 мкл.Ожидаемые результаты: Будет получена информация об изменении протеомного и липидомного профиля плазмы крови здорового человека во время длительной изоляции на Антарктической станции «Восток», что даст возможность выявить сигнальные пути, задействованные в ответе организма на данные условия, а также определить ключевые белки-участники, которые в последующем могут послужить мишенями для направленной профилактики неблагоприятных последствий. Данная оценка состояния организма может быть использована в медицинской практике для диагностики состояния здоровья людей, оказавшихся в необычных условиях, а именно в условиях гипобарической гипоксии и гипокапнии, и мониторинга состояния пациентов с различными заболеваниями, сопровождающихся гипоксией, таких как черепно-мозговые травмы, нарушения мозгового кровообращения и т.д.
   
   Ожидаемые результаты:
   
   Будет получена информация об изменении протеомного и липидомного профиля плазмы крови здорового человека во время длительной изоляции на Антарктической станции «Восток», что даст возможность выявить сигнальные пути, задействованные в ответе организма на данные условия, а также определить ключевые белки-участники, которые в последующем могут послужить мишенями для направленной профилактики неблагоприятных последствий. Данная оценка состояния организма может быть использована в медицинской практике для диагностики состояния здоровья людей, оказавшихся в необычных условиях, а именно в условиях гипобарической гипоксии и гипокапнии, и мониторинга состояния пациентов с различными заболеваниями, сопровождающихся гипоксией, таких как черепно-мозговые травмы, нарушения мозгового кровообращения и т.д.
   
   
5. Отработка технологии круглогодичного выращивания растений в фитотехническом комплексе /оранжерее/ на станции Восток (шифр «Растения -1»)
   
   Научные руководители:
   Панова Гаяне Геннадьевна, кандидат биологических наук, заведующая лабораторией ФГБНУ «Агрофизический научно-исследовательский институт»,
   Левинских Маргарита Александровна, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, Государственный научный центр – Институт медико-биологических проблем РАН
   
   Исполнители:
   А.В.Тепляков , геофизик-магнитолог станции «Восток»;
   Д.В.Шепелев, метеоролог станции «Восток»
   
   Обоснование исследований:
   
   В течение 2020 года в 65 РАЭ удалось обеспечить нормальное функционирование оранжереи, что позволило впервые за все время существования станции «Восток» вырастить растения не только для научных исследований, но и в качестве пищевой добавки к стандартному рациону питания.
   
   Применительно к 66 РАЭ Агрофизический институт подготовил и передал в Арктический и антарктический научно-исследовательский институт комплектующие к имеющейся оранжерее и семена. Институт медико-биологических проблем дополнил список семян из своей коллекции.
   
   Организация работ:
   
   Перед отправкой в Антарктиду семена прошли проверку и показали 100% всхожесть. Программа наблюдений и оценки показателей роста и развития выращиваемых культур предусматривает выращивать в каждом лотке по 6 культур в двух повторностях («бороздках»). Растения каждой культуры с одной «бороздки» срезаются для употребления в пищу, со второй – для отбора на анализы. Срезанные растения взвешиваются, сырая масса записывается в журнал. Взвешенные растения, предназначенные на анализ, раскладываются на просушку с фиксированием наименования культуры, сорта, даты посева и уборки. После просушки растения взвешивают, записывают показатели сухой массы в журнал, затем растения тарируют в бумажные пакеты, которые предварительно подписывают: наименование культуры, сорта, дата посева семян, дата уборки растений, например: культура - Кресс-салат.
   
   Все показатели развития и роста выращиваемой культуры записываются в журнал в соответствии с нумерацией посева.