航天適應與再適應

航天中適應與再適應問題主要是對重力環境而言。其它環境如座艙內氣體環境，可以用人工的方法將其控制，使其適合人的要求，宇宙輻射在低地球軌道飛行時(例如450km以下)，對人的影響不大，因此問題不嚴重，而重力環境是載人航天時無法擺脫且對人的生理影響最明顯的因素，因此它是航天適應與再適應的研究重點。

自從有人類以來，人一直生活在有地球引力的環境，一切的生理反應都要適合這樣一種環境。但當實現了載人航天以後，情況發生了變化，在航天過程中，人處於失重狀態，這對人來說無疑是非常巨大的變化。在人進入太空之前，對於人能否適應太空環境存在著很多疑慮，經過多次動物實驗和航天員的實踐，疑慮逐漸被消除．當採取合理的防護措施以後，無論是短時或長時航天，人是能夠適應的．一旦適應了航天環境以後，再回到地面上來，又可重新出現不適應，但逗留一毀時間後又可適應，稱為再適應。

基本介紹

• 中文名：航天適應與再適應
• 外文名：Adaptation and readaptation of space

航天中適應與再適應具體表現

適應

人類在億萬年的進化過程中，人體作為一個和周圍環境與被控對象有著物質、能量和信息交換的開放系統是複雜巨系統，不論從組織結構還是生理功能都已適應於地球重力環境。根據環境的變化和工作的需要，通過自組織、自適應，人體經常處於一種內在變化著的相對穩定狀態，即各種生理生化反應不斷漲落和振盪綜合而成的整體的相對穩態。當進入空間微重力環境後，由於重力的突然變化，原有的相對穩態被打破，體液、神經、前庭、解質、心血管、呼吸代謝、血液、內分泌、骨鈣代謝、肌肉、免疫等系統，郡先後出現了功能失調或組織結構的穩定被破壞的現象。人體作為一個開放系統，必然通過自組織、自適應達到新的、相對的、適度穩態，以適應空間微重力環境。人體對空間微重力的適應過程，即自組織、自適應達到新的相對的適度穩態，是在大腦皮層統一控制下由全身各個系統、不同器官、不同組織、細胞，在不同層次上協調一致共同完成的，並在航行不久就開始了。

微重力主要從三條途徑影響人體的功能與結構：

神經感覺分離

各感覺系統間的相互關係由於重力的變化而發生了改變。前庭器官耳石與視覺網膜傳入的衝動不協調，引起了一系列的紊亂，可立即出現蒼白、冷汗、噁心或嘔吐等症狀，一般需2～7天才能適應。從天空實驗室航天員飛行前、中、後所做誘發敏感試驗的結果表明，人體適應後其前庭敏感性閾值明顯提高，將維持至飛後一周或更長的時間。

體液重新分布

微重力的出現，人體內靜水壓差消失，體液立即從下肢向上半身和頭部移動，大約1.5～2.0L，表現眼眶腫脹、面部水腫、眼瞼變厚、頸部和頭顱部位靜脈充盈擴張。在24-48 h內，這種體液頭向移動，使中央血容量增加，對心肺機械感受器(低壓感受器)的刺激加強，引起了高爾-亨利(Gauer-Henry)反射，導致延髓血管運動中樞抑制，交感神經系統張力減弱，沿神經和體液通路間接影響腎功能：抑制了腎素一血管緊張素一醛固酮系統和抗利尿激素的分泌，並增加了體液內促使尿鈉排出的物質一尿鈉因子(Natriuretic factor)的分泌。這些，以及口渴減弱等，均可導致腎小球過濾(GFR)的增加，尿液和體液與電解質排出的增加，以及腎小管對水的重吸收減少。同時，中央血容量增加，回心血量多，增加了心臟的前負荷，心博量也會增多。所有這些都將進一步使血漿容量減少，引起機體對重力應激反應的改變，G值耐力降低。

廢用性變化

進入軌道後，由於重力消失，對承重的肌肉、骨骼影響比較突出，這主要是廢用所致，其變化程度常和飛行時間長短相關，如腓腸肌力量減弱，肌電頻率加快，疲勞敏感性增加，功效降低，而手臂灼肌肉則變化不明顯；飛行4～5天體重快速減少，其後減少趨勢減緩。前者主要是由水分大量丟失所致，後者則由代謝發生變化，肌肉廢用性萎縮、蛋白質分解所致。這從飛行中血漿內鈣、磷、鉀、肌酐的增加，以及尿鈣、鈉、鉀、肌酐、磷酸鹽、鎂、總羥賴胺酸、羥脯胺酸等幾乎全部胺基酸的排出量增加，都可以說明肌肉分解是存在的，長期飛行中體液丟失，也大部分是由於肌肉萎縮，細胞內體液減少所致。整個飛行中機體鈣平衡由正變負，且逐漸加重。尿鈣在飛行第一個月快速增加，之後漸趨平穩，而糞鈣由最初10天的減少變為持續增多，致使負鈣平衡有如時間的函式。利用精確的光子吸收法(Photon—Absorptiometry)發現承重骨有大量骨鹽丟失，且約與飛行時間成正比。同時承重骨的膠原物質分解退化，使尿中排出的羥脯胺酸和氨增加。糞便脂肪中硬脂酸比例增加，表明越來越多的鈣形成了不能吸收的硬脂酸鹽類。後期代償適應性副甲狀腺素分泌減少，飛行6個月後骨鈣丟失漸緩，穩定於3.2～8.3%水平，相當于飛行3個月的水平。負鈣平衡在飛後20天仍未恢復。

其它諸如血液中血漿容量減少，紅細胞質量和血紅素的減少，盤形細胞減少，棘紅細胞增多，中性白細胞增多，淋巴細胞和T細胞的減少等，均與體液頭向移動有著直接或間接的關係。這些變化個體差異較大，在飛行開始2～3周內變化15%，持續到飛行60天后才開始恢復。飛行長達一年，並未發現明顯造血功能受損的情況。免疫系統蛋白的變化，顯示長期飛行中，可能造成暫時的免疫系統受損，其意義尚不十分清楚。

總之,航天員進入空間微重力環境以後，根據各生理系統敏感性的不同和整體的需要，進入不同的適應階段。神經前庭系統症狀發生與進入適應階段均較早，其次是體液電解質和心血管系統，血液紅細胞質量變化較晚，差不多要在60天以後才開始適應。這些適應並不是恢復到飛行前地球重力環境的水平，而是根據環境的變化穩定於新的水平。一般來說，約在6周左右進入微重力相對穩態，但這並不是各個子系統全部達到相對穩定狀態，一些廢用性所致的變化，如骨骼脫鈣、肌肉萎縮何時才能達到新的穩態尚不明確。

至今為止，人在微重力環境中雖已能停留一年時間，但人體在一年之內是否已完全適應，以及今後更長期的空間飛行、地外飛行時的適應過程，均尚待今後進一步探索研究。

再適應

航天員經歷微重力環境，機體通過自身調節已適應予該環境後，再返回地球重力環境時，必然有一個再適應過程。一般說來，再適應的時程與飛行長短關係不十分密切，尤其是那些直接由於體液頭向移動所致的變化。但是，那些與重力直接相關的，如承重的骨骼和肌肉的恢復，以及鈣平衡的恢復，則再適應時間長短與飛行時問長短相關。如長期飛行後，糞鈣排出在飛後20天尚未恢復，機體仍呈負鈣平衡。神經前庭系統再適應地球重力環境時，其時程亦與飛行時間確關。長期色行後，機體對微重力環境已適應，各感覺系統的關係進行了重新組合安排，故再入地球環境後，閉眼姿態平衡雒力明顯變差，約需10天才能再適應。返回地球後，心血管的反應亦較大，血液由於地球重力關係瀦留於下肢，心血管系統又已適應於微重力，致使立位耐力、下體負壓耐力，都明顯減弱，再適應約需3～4周。

航天員返回地球後的再適應過程，尤其是心血管系統的再適應，與航天中所採取的對抗措施相關聯。如飛行中進行的運動鍛鍊，再入前補充的水和鹽，都與飛行後立位耐力降低的程度及再適應所需時間關係密切。“天空實驗室”2、3、4號分別飛行28、59和84天，由於“3號”和“4號”增加了適量的體育鍛鍊，他們的再適應時程逐漸縮短，依次為3周，1周和4天。

適應的過程

航天員對失重適應的過程，可分為三個階段：應激期、適應期、適應鞏固期。

應激期

應激期是人體從正常的1G重力環境過渡到失重狀態時，這個階段的時間大約是從進入失重狀態的頭幾分鐘開始，一直持續約24小時。在這個階段產生的主要反應是：航天員鼻黏膜充血、面部浮腫、有鼓脹感、腿變細、有頭向下的幻覺、有乘電梯的感覺，有些航天員在此階段還會出現空間運動病的症狀。這時期主要的生理變化是全身體液的重新分布，在進入失重狀態後，估計約有1至2升的體液從下肢流到上身，並導致血漿容量減少、全身脫水和體重減輕。

適應期

適應期，其形成的時間約持繼1周左右。在此階段，身體通過神經內分泌系統的調節，特別是高級神經中樞的調節，使各生理系統得到調理和代償，使在新的水平上達到新的協調與統一，從而恢復正常的功能。在這時期中，航天員的鼻黏膜充血和面部浮腫漸漸緩解，空間運動病的症狀也逐步消失，體重不再繼續下降，體液和電解質建立了新的平衡，心血液循環系統已調節列一種與失重相適合的較低的功能水平。總之，適應期就是機體對失重從不適應到比較適應的過渡期。

適應鞏固期

適應鞏固期，此期出現於航天飛行一周以後，持續至30多天。因為在適應期中，機體對失重狀態的適應是不鞏固的，各器官系統功能的恢復也是不完全的。只有到適應鞏固期，機體經過進一步的代償調節，各器官系統所建立起來的新的功能水平，得到進一步的協調統一，機體的適應才能穩定和鞏固，功能的恢復才比較完全。經過適應鞏固期以後，機體就處於比較完全的適應狀態了。

再適應的過程

機體適應失重環境並達到一種新的穩態後，返回地面又會出現對1G環境的再適應過程。返回後，一些在飛行初期出現的反應又出現了，如立位耐力降低、前庭系統的運動病症狀、錯覺和協調障礙等。大部分的生理系統，在飛行後1—3個月內恢復到飛行前水平。一般來說，飛行時間越長，恢復越慢，但也有例外，如紅細胞質量卻隨著飛行時間的延長，再適應期變短。各個生理系統的再適應過程是不同的，而且個體差異大。航天員的身體素質、飛行任務的複雜程度、飛行持續時間、對抗措施、返回後的生活制度及護理等對再適應過程都有影響。俄羅斯和美國航天員的飛行經驗表明，認真執行飛行中和再適應期間的醫監醫保制度，完成規定的各種鍛鍊，對加快適應過程是十分重要的。

生理系統的再適應可以分為三個時期：

初期反應期

初期反應期航天員返回地面後，受到地心引力作用，發生一系列反應：感到自己和周圍物體變重了、站立困難，有的航天員出現下肢和背部肌肉輕度疼痛、頭痛，劇烈運動時有運動病症狀出現。其中最明顯的變化是立位耐力和運動耐力降低、運動不協調。航天員走出飛船時很困難，飛行時間長的航天員必須用擔架抬到救護車上。航天員運動時感到十分疲勞，他們不能輕鬆地完成過去所習慣的動作，例如坐下很困難，拿東西或進行簡單的操作需要高度集中注意力，仿佛在克服身體上的某種生理缺陷。所以，參加長時間飛行的俄羅斯航天員在返回後，要送到一個療養中心，讓他們在含氧量高的水池中游泳。航天員在水中，體重減輕了，就會覺得舒服些。這個時期持續2—3天。

基本適應期

基本適應期初期反應期中的一些明顯的反應逐漸消失，但是在恢復過程中，一些生理系統出現周期性的變化和過度調節現象，在進行一些功能實驗如運動、立位時，還會出現反應惡化現象。這個時期約持續1個月。

再適應完成期

此時期航天員的生理功能已恢復正常，進行負荷實驗時反應與飛行前相同，但骨骼系統的恢復較慢，長期飛行後需要幾個月，甚至1年以上的時間進行恢復，部分骨骼的骨質甚至不能完全恢復。

應該指出，以上時期的劃分只是表明一種過程，個體差異很大，不同調節功能的航天員適應和再適應的過程是不同的。調節功能好者，可能初期反應期很短，即進入基本適應期；調節功能差者，初期反應期可能持續相當長的時間，飛行中也可能出現，最典型的例子是航天運動病。儘管很多航天員在進入軌道後出現航天運動病症狀，有的在飛行中還反覆出現，但也有個別的航天員飛行中不發生運動病症狀，甚至有欣快感。此外，飛行中的其他因素，如飛行時間、飛行中的任務和採用的防護措施、航天員的生理和心理狀態對適應和再適應過程都有影響。

研究意義

研究空間適應問題的目的在於：促進人體對於空間微重力環境的適應和返回地球重力環境後的再適應過程；預防、治療和緩解人體進入空間微重力環境後所引起的各種不利於健康的反應，減少對工作效率與完成飛行任務的不利影響，以確保人-機-環境系統總體的安全、高效和經濟均有重要意義。

人體是一個開放的複雜巨系統，這就提供了可以適應外界環境的前提，它通過系統本身的自組織、自適應進入適於特殊微重力環境、特殊飛行的諸任務的需要的新穩態。機體整體是人體系統的最高層次，人體的適應與再適應不僅是某個生理系統的適應與再適應，而是整體統一的反應，各個系統間相互聯繫、相互制約、在大腦皮層統一控制下來實現。如血漿內甲狀腺素多少與“空間適應綜合徵”的出現與症狀嚴重程度相關。故在研究人體的適應與再適應問題時，應從整體、相互聯繫、有序和動態等基本原則出發，在探討分析各生理系統、各不同層次變化及其機制的基礎上，去探索了解機體整體機能狀態變化的動態特徵和有序程度，即微觀與巨觀相結合。同時，人體是有思維活動的，意識在適應與再適應過程中的作用也是不可忽視的。

研究適應與再適應問題，必須空間地面相結合。在地面要完全模擬航天微重力環境是不可能的。但是，可以模擬空問微重力引起機體不良反應的一些關鍵環節，或模擬一些引起“空間適應綜合症”的條件。如頭低位模擬造成血液頭向移動的條件，視動裝置模擬造成感覺分離的條件，長期低動力臥床模擬造成廢用性肌肉、骨骼變化的條件等，以便尋找預測航天員對。空間適應綜合徵”敏感性的有效方法，尋找航天員對空間微重力環境預適應的有效方法和防治方法，加速適應和再適應的過程。

祖國傳統醫學的豐富而寶貴的理論，方法和經驗，要與現代科學的理論、方法—系統論、協闊學、控制論、資訊理論、多維數據分析與專家系統等等有機地結合起來，找出具有我國特色的解決空間適應問題的新理論、新途徑、新方法，這應該作為我們工作的努力方向。