Мотокард-2

Мотокард-2
Шифр эксперимента: Мотокард-2
Направление НПИ: 3. Человек в космосе
Секция КНТС: Космическая биология и физиология
Наименование эксперимента: Механизмы сенсомоторной координации в условиях лунной и марсианской гравитации
Цель эксперимента: Исследование природы локомоторных нарушений в условиях лунной (0.17 g) и марсианской (0.38 g) гравитации, а также путей их коррекции и предупреждения

Сопроводительные документы:

Описание эксперимента:

Эксперимент «Мотокард-2» выполняется на бегущей дорожке, включает  в себя выполнение локомоций при активной и пассивной работе полотна БД-2 в режиме медленного, среднего и быстрого бега, разминочной и заминочной ходьбы.

Тест  включает:

1) разминочную ходьбу – 3 минуты (скорость 3-5 км/ч)*;

2) медленный бег – 2 минуты (скорость 6-7 км/ч)*;

3) средний бег – 2 минуты (скорость 8-9 км/ч)*;

4) быстрый бег – 1 минута (скорость 10-12 км/ч)*;

5) заминочную ходьбу - 3 минуты (скорость 3-5 км/ч)*.

* Примечание: Скорость ходьбы/бега космонавт выбирает самостоятельно, по самочувствию, в скобках даны ориентировочные значения.

При выполнении теста регистрируется ЧСС, ЭМГ мышц бедра и голени, реакции опоры, а также время выполнения задачи, пройденная дистанция и скорость ходьбы/бега. В ходе двух первых сеансов эксперимента ведется видеорегистрация событий.

Объем исследований

- в предполетном периоде - 2 раза за 60 и 30 суток до старта (исследования совмещены с тренировочными занятиями);

- в полёте – не менее 8 раз. Первый сеанс проводится через месяц после начала экспедиции, далее – каждые две недели (1 сеанс с притягом, соответствующим Лунной гравитации, 2-й – Марсианской, 3-й – Лунной и т.д.). Эксперимент должен быть проведен с участием не менее 12-ти космонавтов в условиях длительных космических полетов (всего не менее 60 сеансов);

- в послеполетном периоде - 2 раза (на  7-8-е и 10-12-е сутки после приземления).

Время, необходимое обследуемому для проведения эксперимента – 90 минут:

35 мин. – подготовка оборудования;

30 мин. – сеанс эксперимента;

25 мин. – заключительные операции.

При подготовке оборудования необходимо участие одного помогающего члена экипажа (30 мин.).

Критериями оценки полноты выполнения задач КЭ являются:

- выполнение теста до, во время и после КП и удовлетворительное качество запланированных регистраций (видеозапись, ЭМГ, реакции опоры);

- соблюдение структуры теста согласно БД;

- получение всех регистрируемых параметров:

- данные видеорегистрации (первые 2 сеанса в ходе полета);

- ЭМГ;

- реакции опоры;

-;параметры нагрузки на БД-2 (включая ЧСС)
Новизна эксперимента:

Настоящий эксперимент является продолжением проводимого в настоящее время космического эксперимента «Мотокард», в ходе анализа данных которого было показано, что наряду с индивидуальными особенностями изменений характеристик локомоций космонавтов имеется ряд достоверных однонаправленных изменений в кинематике ходьбы и бега во время и после завершения КП, которые проявляются в двух параметрах: темпе (частота) и длине шага. При этом наибольшие изменения наблюдаются в первый месяц КП и на 8-е сутки после его завершения. Анализ данных подограммы выявил увеличение темпа бега (на 13,07±0,41% к концу первого месяца КП и 10,99±0,47% на 8-е сутки после КП по сравнению с фоновыми значениями) и ходьбы (во втором месяце полёта на 10,99±0,47% по сравнению с показателями в первом полётном месяце, и на 19,04±1,06% на 8-е сутки после КП по сравнению с фоновыми значениями). На 8-е сутки после КП было выявлено также снижение длины бегового шага на 10,39±1,09% по сравнению с фоновыми значениями. Предлагаемый эксперимент «Мотокард-2» является адаптированным вариантом КЭ Мотокард для изучения особенностей выполнения локомоций в условиях лунной и марсианской гравитации.

Научная аппаратура:

Для проведения КЭ должна использоваться следующая аппаратура:

- комплекс «Диаслед», предназначенный для получения и регистрации информации о параметрах опорных реакций во время ходьбы и бега.

- комплекс «Миограф», предназначенный для исследования активности и сократительной способности мышц конечностей, спины и шеи человека в условиях космического полёта.

- тренажербегущая дорожка «БД-2» (штатное средство МКС), предназначенная для выполнения локомоторных тренировок и тестирований.

- укладка нагрузочных вставок «БД-2», обеспечивающая создание аксиальной нагрузки на тело космонавта, аналогичное Лунной и Марсианской гравитации (требуется разработка).

- бортовой медицинский компьютер RSE-Med (штатное средство МКС), предназначенный для регистрации и перезаписи данных обследования
Ожидаемые результаты:

Получение объективных количественных данных о кинематических, биомеханических и электромиографических характеристиках локомоций в условиях лунной и марсианской гравитации;

Определение  влияний различных методов коррекции локомоторных нарушений на указанные характеристики в длительных космических полетах;

Результаты составят научную базу для разработки эргономических требований к рабочим операциям на поверхности космических объектов и совершенствования режимов и методов ФТ в длительных экспедициях, включая полёты к Марсу
Сроки проведения: 2019-2024 гг.
Состояние эксперимента: Новый
Организация постановщик:

ИМБП РАН

Организации участники:

ЦПК им. Ю.А. Гагарина

Научный руководитель: Козловская И.Б., ИМБП РАН, д.м.н., профессор, член-корреспондент РАН
Публикации по эксперименту:

1.     Козловская И.Б. Гравитационная физиология движений. Современное состояние и перспективы развития // Актовая речь; Россия; Москва; 2011.

2.     Газенко О.Г., Григорьев А.И., Егоров А.Д. Космическая медицина: вчера, сегодня, завтра (Первые шаги, кратковременные и длительные полеты) // В кн.: «Наука в России». М. 2006. Т 3. C. 5-11.

3.     Мельник К.А., Артамонов А.А., Миллер Т.Ф., Воронов А.В. Влияние механической стимуляции опорных зон стоп во время 7-суточной сухой иммерсии на  кинематические параметры локомоций человека // Авиакосмическая и экологическая  медицина. 2006. Т.40. № 5. С. 61-65.

4.     Kozlovskaya I.B., Sayenko I.V.,  Sayenko D.G., Miller T.F., Khusnutdinova D.R. Melnik K.A. Role of support afferentation in control of tonic muscle activity // Acta Astronautica. 2007. V.60. № 4-7. Р. 285-295.

5.     Козловская И.Б. Гравитационные механизмы в двигательной системе // В книге: Современный курс классической физиологии. ГЭОТАР-Медна. Под.ред. Ю.В. Наточина и В.А. Ткачука. 2007. С. 113-134.

6.     Мельник К.А., Миллер Т.Ф., Шпаков А.В., Козловская И.Б. Изменение электромиографических параметров локомоций при механической стимуляции опорных зон стоп во время 7-суточной сухой иммерсии // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2007. Т. 41. № 6/1. С. 41-46.

7.     Шпаков А.В., Артамонов А.А., Воронов А.В., Мельник К.А. Влияние иммерсионной гипокинезии на кинематические и электромиографические характеристики локомоций человека //Авиакосмическая и экологическая медицина. 2008. Т.42. № 5. С.24-29.

8.      Егоров А.Д., Козловская И.Б., Шипов А.А. Количественная оценка эффективности средств физической профилактики двигательных нарушений в длительных космических полетах // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2008. Т. 42. № 1. С. 54-55.

9.     Григорьев А.И., Шенкман Б.С. Скелетная мышца в безопорном мире. Еще одно приложение физиологии сигнальных систем // Вестник РАН. 2008. Т. 78. № 4. С. 337-345.

10. Коряк Ю.А. Влияние длительного космического полета на паттерн сократительных свойств трехглавой мышцы голени // Фундаментальные исследования. 2009. №3. С. 71-73.

11. Козловская И.Б., Степанцов В.И., Егоров А.Д. Физические тренировки в длительных полетах. В кн.: Орбитальная станция МИР. Космическая биология и медицина. Т.1. Медицинское обеспечение длительных полётов. Москва, 2001, С. 391-414.

Григорьев А.И., И.Б. Козловская, Б.С. Шенкман. Роль опорной афферентации в организации тонической мышечной системы. Росс.Физиол.ж. им. И.М. Сеченова,2004,Т.90,№5,С.508-521
Последнее обновление: 28.06.2019
Задачи эксперимента:

- получение объективных количественных данных о характеристиках ходьбы и бега (локомоций) в условиях лунной (0.17 g) и марсианской (0.38 g) гравитации;

- формирование представлений о функциональной работоспособности человека на поверхности Луны и Марса;

- формирование подходов к разработке эргономических требований к операторским задачам и путей профилактики и коррекции двигательных нарушений в этих условиях
Постановщики эксперимента: Томиловская Е.С., ИМБП РАН, к.б.н.
Страна: Россия