GRAVITATIA

GRAVITATIA

Gravitatia este o insusire a atmosferei terestre care influenteaza eficienta miscarilor kinestezice ale corpului omenesc. Valoarea sa normala de la nivelul suprafetei terestre (9,81 m/s²) determina formarea unei forte de gravitatie orientata, pe directie verticala, spre centrul Pamantului, care exercita o presiune conforma asupra centrului individual de greutate (gravitatie), asigurand mentinerea echilibrului sau ortostatic. In pozitie verticala, centrul de greutate al unui barbat adult este situat in regiunea coapselor, la 56-57% din inaltimea sa totala (masurata de la podea), la femei, acesta fiind plasat mai jos (la 55% din inaltimea lor totala) datorita taliei lor mai reduse. In timpul unei actiuni motrice, centrul de greutate (gravitatie) se deplaseaza in directia miscarii, cu o viteza medie a carei valoare reprezinta semisuma vectorilor de viteza din momentul initial (starea de repaos) si cel final (miscarea uniform accelerata efectuata in intervalul de timp considerat).

In spatiul cosmic insa, absenta gravitatiei determina alterarea sistemului de echilibru static sau cinetic, miscarile corpului omenesc suferind acceleratii din ce in ce mai ridicate, care ii impun un comportament motric dezordonat, lipsit de coordonare kinestezica. Aceste efecte se releva in mod special in timpul revenirii pe Pamant, printr-o acuta dezadaptare la gravitatia terestra.

Studiile efectuate pe cosmonauti si astronauti au aratat ca, in absenta conditiilor gravitationale terestre specifice, organismul uman suporta modificari fiziologice semnificative, ingradindu-i libertatea de miscare si actiune.

1. Tulburarile ortostatice se datoreaza modificarii sistemului de distribuire a sangelui in organism. Prin disparitia componentei gravitationale a presiunii hidrostatice din vasele sanguine, sangele nu se mai acumuleaza in partea inferioara a corpului, cum este normal in pozitia verticala terestra, ci se redistribuie in favoarea extremitatilor superioare, dand astronautului impresia de plenitudine cefalica exprimata prin senzatia de 'a fi cu capul in jos'.

Intr-o prima faza, aceasta va determina, prin reactii succesive, pierderea, in primele 6 zile de zbor, a unui important procent de masa corporala. Mai intai, prin intensificarea transportului sanguin din interiorul venelor jugulare, fizionomia se rotunjeste si se 'umfla', in detrimentul circulatiei cardiace si toracice care se diminueaza. Volo-receptorii nervosi plasati la acest nivel vor stimula, pentru compensare, marirea volumului sanguin toracic care, la randul sau, determina diminuarea secretiei de hormoni antidiuretici (ADH), ce controleaza metabolismul hidromineral, impunand intensificarea pierderilor hidrice (700 ml/zi) si diminuarea senzatiei de sete.

Intr-o a doua faza, apreciabilele pierderi hidrice (peste 60%) determina scaderea continutului de sodiu (Na) si potasiu (K) din volumul sanguin circulant, favorizand reducerea cu 8% a masei de globule rosii aflate in circulatia sistemica si atrofierea masei musculare. In aceste conditii, diminuarea reflexelor cardiovasculare de lupta impotriva gravitatiei determina o accentuata intoleranta ortostatica, astfel incat, in pozitie de repaus, corpul omenesc adopta o pozitie de tip fetal, caracteristica in absenta gravitatiei.

Faza de adaptare fiziologica se produce de abia la sfarsitul a 4-6 saptamani de sedere in spatiul cosmic, prin instalarea unei noi stari de echilibru hidroelectrolitic care permite restabilirea capacitatii motorii. Pentru atenuarea efectelor anterioare, cosmonautii trebuie sa se supuna unor complicate programe de pregatire fizica, care sa le permita anularea restrictiilor vasomotrice si mentinerea unui tonus muscular functional.

Disparitia reflexelor musculare voluntare se datoreaza scaderii extreme a presiunii gravitationale exercitate asupra aparatului osos si muscular.

In primul rand, datorita intenselor pierderi minerale suferite (6 gr. calciu, 222 gr. fosfor si 4 gr. azot pe zi), sistemul osos este supus unui marcant proces de decalcifiere, ilustrat prin gravele deformari ale calcaneului, care se micsoreaza cu 4,5-7,9%.

In al doilea rand, marirea volumului discurilor intervertebrale determina distensia coloanei vertebrale, astfel incat inaltimea totala a corpului creste cu aproximativ 2,5 cm.

In al treilea rand, fenomenul de 'topire' musculara, reprezentat prin pierderea unui volum de peste 800 cm³ de masa musculara, determina alterarea reflexelor musculare, provocand, la revenirea pe Pamant, grave tulburari ale mersului si dureri musculare. Pentru prevenirea acestor efecte negative, astronautii trebuie sa poarte 'pantalonii anti-G(ravitatie)', prevazuti cu greutati suplimentare (80 kg.) care sa permita deplasarea centrului de greutate spre directia membrelor inferioare, asupra carora se exercita o presiune permanenta de 90 mm Hg, in vederea atenuarii presiunii de 10 mm Hg de la nivelul taliei. Pe complexul orbital SKYLAB s-a folosit dispozitivul Sandows, alcatuit dintr-o placa de teflon rulanta, pe care astronautii trebuiau sa efectueze 90 de minute de exercitii musculare tip 'du-te-vino', impotriva unei forte verticale echivalente greutatii corpului lor de la sol.

3. Orientarea spatiala si locomotia reprezinta complexe procese fizio-motorii de integrare a informatiilor primite de la diversi receptori.

Cel mai grav afectat va fi aparatul otolitic, localizat in urechea interna, care reprezinta singurul receptor fiziologic specializat in mentinerea echilibrului gravitational al corpului omenesc. Acesta este alcatuit din membrane ce contin otolite (cristale de carbonat de calciu - CaCO₃), care adapostesc cilii celulelor senzoriale. In absenta gravitatiei, prin deformarea cililor, celulele senzoriale nu mai fac distinctia intre valoarea si directia celor doua tipuri de acceleratie motorie (liniara si unghiulara), astfel incat, componenta unghiulara dispare, iar cea liniara, care insoteste miscarile corpului, se intensifica, provocand starea de cinetoza (rau de transport). Aceasta se datoreaza fenomenului de basculare reflexa a ochilor spre spate, producand iluzia miscarii in picaj a corpurilor, disparitia notiunii de sus-jos, dezorientare, incapacitatea coordonarii gesturilor, tulburari de echilibru, care imbraca forme patologice reprezentate prin stari de indispozitie, greata, varsaturi. Pentru a impiedica aparitia si perpetuarea simptomelor de 'cinetoza spatiala', astronautii trebuie sa efectueze un lung antrenament in 'fotoliul turnant', care sa le permita adaptarea corespunzatoare a pragului perceptiei motorii.

De asemenea, deformarea canalelor semicirculare din aparatul vestibular, specializate in reglarea acceleratiei unghiulare care insoteste miscarile de rotatie ale corpului, determina disparitia sensului de orientare, materializat prin confuzie spatiala, obtinuta prin suprapunerea celor trei campuri dimensionale.

In plus, receptorii cutanati isi pierd functia de inregistrare a senzatiei de presiune, generata, in prezenta campului gravitational normal, prin atingerea corpurilor din jur, accentuand starea de dezorientare.

In aceste conditii, efectul absentei gravitatiei asupra activitatilor locomotoare depinde de natura acestora. Astfel, muncile fizice mai grele ridica probleme pe plan mecanic, datorita lipsei de coordonare a gesturilor. Pentru prevenirea unor situatii de incapacitate motorie, astronautii trebuie sa-si insuseasca in prealabil, prin invatare repetata, intreaga gama de activitati pentru care, probabil, vor fi solicitati in timpul zborului.

4. Somnul si igiena personala necesita o atentie deosebita deoarece, in absenta gravitatiei, acestea vor suferi serioase perturbari.

La inceput, se inregistreaza lipsa somnului, nu atat datorita disparitiei ritmului nictemeral (zi-noapte), cat mai ales datorita lipsei senzatiei de contact sau de presiune a analizatorilor cutanati (situati pe suprafata corpului omenesc), cu patul. Dupa trecerea perioadei de acomodare agravitationala, durata si intensitatea somnului revine la normal. Stadiul 1 (faza de adormire) si 2 (somn usor) nu sunt afectate; in schimb, durata somnului din stadiul 3 si 4 (somn profund) creste sensibil.

In timpul misiunilor efectuate in spatiul cosmic, astronautii nu au acuzat probleme deosebite de ingestie, digestie si excretie. Cu toate acestea, ei trebuie sa dispuna de un regim alimentar de 500-3.000 Kcal/zi, mult imbunatatit in substante minerale vitale (Ca, K, Na). Aceasta face ca volumul total al hranei transportate sa depaseasca uneori cateva tone, ridicand probleme serioase de mentinere a greutatii optime a vehiculului.

Singura problema nesatisfacator rezolvata se refera la reciclarea si epurarea microclimatului creeat in cabina spatiala etansa, care poate constitui un stress fiziologic la fel de important ca si cel datorat absentei gravitatiei sau actiunii radiatiilor solare si cosmice.