Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Проведение исследований в условиях 21-суточной ортостатической гипокинезии (АНОГ) и сопоставление этих данных с ранее полученными коллективом в рамках настоящего проекта уникальными сведениями о влиянии 21-суточной безопорности в ходе «сухой» иммерсии (СИ) позволило расширить понимание гравитационных механизмов в сенсомоторной системе. Воздействие «сухой» иммерсии сопровождалось значительной потерей жидкости; в условиях АНОГ она была существенно меньшей. После 21-суточной АНОГ наблюдались изменения регуляции системной гемодинамики, которые были сопоставимы с изменениями в СИ. Полученные данные вместе с данными литературы позволяют предположить, что в СИ наблюдается большее влияние потери объема циркулирующей крови, включая потерю интерстициальной жидкости, на снижение ортостатической устойчивости, а в АНОГ большую роль играет антиортостатическое положение тела и вызываемые этим положением рефлекторные реакции. Воздействие СИ характеризуется острым развитием гипогравитационного спинального синдрома, длительность проявления которого составляет 3-4 суток. Основным признаком этого синдрома являются жалобы на дискомфорт в спине. В АНОГ этот дискомфорт был менее выраженным, а длительность увеличена. Это указывает на ключевую роль опорного афферентного входа в развитии данного синдрома. Это согласуется с менее выраженным увеличением роста в ходе АНОГ по сравнению с СИ. Сопоставление других данных, полученных в ходе медицинского сопровождения экспериментов, позволяет предположить, что пребывание в условиях АНОГ сопровождается меньшим количеством медицинских рисков по сравнению с СИ. При исследовании характеристик вертикальной устойчивости при 21-суточной АНОГ и СИ было выявлено более сильное действие СИ. Так, после завершения СИ при открытых и закрытых глазах на твёрдой опоре наблюдалось значимое увеличение скорости колебания центра давления (ЦД); после завершения АНОГ эти изменения отсутствовали. Эти факты указывают на изменение процессов сенсорной интеграции только в условиях безопорности (в СИ), что выражается увеличением значимости зрительного афферентного сигнала при поддержании позы. При этом значимого увеличения разброса колебаний ЦД, подобно эффектам короткого (до 7 суток) иммерсионного воздействия, не наблюдалось ни после 21-суточной СИ, ни после 21-суточной АНОГ. Полученные данные свидетельствуют, с одной стороны, о развитии процессов хронической адаптации в 21-суточной СИ и, с другой – о явной недостаточности длительности АНОГ для развития существенных изменений в системе позных регуляций. Последнее подтверждается данными других исследований, в которых достоверные изменения характеристик постуральных реакций отмечались после более длительных воздействий - 60-суточной и 360-суточной АНОГ. Анализ характеристик произвольной ходьбы показал, что 21-суточное воздействие СИ и АНОГ не вызывало значимого падения функциональной работоспособности – не было найдено увеличения времени прохождения дистанции в 15 м и числа совершённых шагов. Сравнительный анализ изменений суставных углов нижних конечностей при ходьбе после 21-суточной АНОГ и 6-суточной СИ показал, что степень и направленность двух воздействий была сопоставимой, однако в момент отталкивания носком наблюдались признаки облегчения механической работы мышц благодаря увеличению наклона тела над опорной поверхностью: после СИ - за счет значимого снижения угла в тазобедренном суставе, а после АНОГ - за счет значимого снижения угла в голеностопном суставе. Это наблюдение может указывать на более выраженное влияние СИ на подвздошно-поясничную мышцу и глубокие мышцы спины, поскольку именно этот комплекс мышц играет значимую роль в сгибании тазобедренного сустава в данный момент шага. Результаты исследований вязко-эластичных свойств мышц голени продемонстрировали более выраженное влияние СИ по сравнению с АНОГ, подтверждая ведущую роль опорной афферентации в тонической постуральной системе. В ходе 21-суточной АНОГ регистрировали снижение порога Н-рефлекса в камбаловидной и икроножной мышцах голени; в условиях 21-суточной СИ снижение порога наблюдалось только на 5-е сутки воздействия. Необходимо отметить, что в наших предыдущих исследованиях, проводимых в условиях менее длительной СИ, существенное снижение порогов Н-рефлекса наблюдалось на 1-е и 3-и сутки воздействия. По-видимому, в 21-суточной СИ, начиная с 7-х суток экспозиции, наблюдается развитие компенсаторных процессов, свидетельствующих об этапе хронической адаптации. В условиях АНОГ гипогравитационный двигательный синдром развивается очевидно медленнее, поэтому мы наблюдаем снижение порогов в более поздние сроки, чем в СИ. Как после 21-суточного воздействия СИ, так и после АНОГ, было отмечено сопоставимое снижение длины волокон медиальной икроножной мышцы. Однако только в ходе СИ снижался угол наклона волокон этой мышцы, оказывающий существенное влияние на передачу силы от волокна мышцы к ее сухожилию и, следовательно, на генерацию силы мышцы: чем выше угол наклона волокна, тем выше силовой потенциал мышцы. Так, снижение угла наклона мышечных волокон при уменьшении их длины свидетельствует о прогрессивном «ослаблении» волокон мышцы. Проведение серии исследований в условиях 5-суточной СИ с участием достаточного количества женщин-добровольцев для формирования статистически обоснованных выводов позволило получить уникальные, не имеющие аналогов в мире сведения об особенностях влияния безопорности на женский организм. На текущий момент исследования проведены с участием 16 женщин-добровольцев, однако исследования продолжаются, как и анализ полученных при этом результатов. Результаты теста на удержание вертикальной стойки со зрительной обратной связью и без неё выявил, что ещё до начала воздействия устранение зрительной обратной связи вызывало значимый рост величины опорных реакций (ОР) стоп как в группе женщин, так и в группе мужчин (по данным предыдущих исследований по проекту). Однако этот рост в мужской группе был 2 раза выше. Поскольку испытуемый не менял положения стоп перед закрытием глаз, можно предположить, что ключевую роль в этом явлении могла играть работа мышц нижних конечностей. После СИ у женщин наблюдалось достоверное увеличение площади эллипса, описывающего перемещения центра давления. У мужчин увеличение этого параметра было более выраженным, а также сопровождалось значимым ростом скорости перемещения центра давления. Ранее у космонавтов при ходьбе после длительных космических полётов наблюдалось перераспределение ОР стоп на плюсневую зону. Использование сенсорной платформы в условиях СИ позволило подтвердить это наблюдение в контролируемых условиях и уточнить локализацию этого перераспределения: как у женщин, так и мужчин наблюдалось достоверное увеличение ОР в латеральной части плюсны. Можно предположить, что увеличение опорной нагрузки на латеральную часть плюсны обусловлено изменением вязкоупругих свойств поперечного и продольных сводов стопы и/или изменением характеристик импульса, создаваемого гравитационно зависимой трёхглавой мышцей голени. Результаты, полученные при проведении аналогичных постуральных и локомоторных тестов в группах женщин и мужчин после СИ, свидетельствуют о схожести реакций на опорную разгрузку и их механизмов в этих группах. При этом результаты исследований позволяют выделить некоторые особенности постурального и локомоторного контроля в группе женщин после иммерсионного воздействия – меньшая скорость и меньшая сила позных коррекционных ответов по сравнению с мужчинами, а также обратная мужской группе динамика временной структуры шага, выражающаяся в увеличении фазы переноса стопы на фоне сокращения времени контакта стоп с опорной поверхностью. Результаты исследования характеристик Н-рефлекса мышц голени и характеристик вызванных моторных ответов на трансспинальную магнитную стимуляцию в условиях 5-суточной СИ указывают на признаки гиперсензитивности спинальных рефлекторных систем, проявляющейся в снижении порогов ответов и увеличении их амплитуды.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В соответствии с планом работ в 2023 году была завершена уникальная серия исследований влияний на сенсомоторную систему женщин репродуктивного возраста 5-суточной «сухой» иммерсии (СИ), которая аккуратно и точно воспроизводит в организме человека обусловливаемые невесомостью изменения физиологических функций. В ходе выполнения Проекта была собрана база данных по 23-м женщинам добровольцам, не имеющая аналогов в мире. По итогам 2023 года был проведён сравнительный анализ данных экспериментальных серий с участием женщин и мужчин-добровольцев. Результаты исследования локомоторной функции у женщин после 5-суточного иммерсионного воздействия демонстрируют тенденции к снижению скорости ходьбы и сокращению длины шагов, которые являются менее выраженными, но согласуются с результатами, полученными у 10 мужчин после 7-суточной СИ. В то же время разнонаправленная динамика временной структуры цикла шага, очевидно, указывает на гендерные особенности локомоторных реакций после СИ. Результаты исследования характеристик вертикальной стойки в тестах с изменением афферентных сигналов указывают на важную роль опорной и проприоцептивной информации в контроле позы после СИ как в группе женщин, так и в группе мужчин. Однако только у мужчин наблюдалось увеличение скорости колебания центра давления в тесте без изменения афферентных сигналов, что может быть ассоциировано с нарушением обработки информации после СИ, поступающей от зрительного и опорно-проприоцептивного притоков одновременно. По-видимому, гендерные особенности обусловливают отсутствие данного феномена у женщин. Результаты регистрации опорных реакций стоп дополнили полученные в постурографическом исследовании данные. Так, устранение биологической обратной связи (закрытие глаз) исходно (до СИ) приводило к компенсирующему увеличению сил взаимодействия стоп с опорной поверхностью как у мужчин, так и у женщин. При этом интересной находкой явилось то, что только в женской группе данной закономерности не наблюдалось после СИ. Кроме того, результаты демонстрировали значимое снижение силы опорных реакций после СИ как с биологической обратной связью, так и с закрытыми глазами, только в женской группе. Исследования особенностей спинальной и кортикальной возбудимости путем регистрации моторных ответов mm. soleus и gastrocnemius правой ноги на магнитную стимуляцию выявили гендерные различия в изменении возбудимости нервной системы после СИ. Возбудимость нервной системы на кортикальном уровне возрастала у мужчин, но практически не изменялась у женщин, при этом на спинальном уровне она возрастала после воздействия СИ как в мужской, так и в женской группе, что подтверждалось и данными исследований характеристик спинальных рефлексов. Исследования вязкоупругих свойств мышц голени по параметру поперечной жёсткости у женщин и мужчин в ходе СИ не выявили достоверных межгрупповых различий. Однако в группе женщин, в отличие от группы мужчин, в большинстве случаев увеличивалась жесткость камбаловидной мышцы в ходе СИ, а также латеральной икроножной и передней большеберцовой мышц - в первые часы периода восстановления. Кроме того, результаты анализа изменений вязкоупругих свойств мышц бедра и голени методом тензиомиографии, который регистрирует активный компонент мышечного тонуса, демонстрировали увеличение амплитуды механического ответа мышц как у женщин, так и у мужчин. Анализ ультразвуковых изображений медиальной головки икроножной мышцы по параметрам длины и угла наклона волокон не противоречил данным тензиомиографии: мы наблюдали сопоставимое снижение угла наклона и длины волокон в обеих группах. Анализ величин максимальной произвольной силы мышц-разгибателей голеностопного сустава в изометрическом режиме выявил значимое снижение данного параметра только после 7-суточной СИ с участием мужчин. При этом показатели вертикального прыжка из полуприседа достоверно снижались после СИ относительно исходных значений в обеих группах, что указывает на снижение скоростно-силовых свойств мышц. Более того, в группе женщин было выявлено достоверное снижение мощности, высоты, скорости отталкивания, а также сокращение времени прыжка с противодвижением. Можно предположить, что данный феномен связан с особенностями свойств соединительнотканных структур у женщин (Кjer M. and Hansen M., 2008), поскольку именно в прыжке с противодвижением большую роль играет амортизационная функция опорно-двигательного аппарата. Также в 2023 году был завершен анализ исследования влияния 21-суточной АНОГ на состояние систем моторного контроля у 12 мужчин-добровольцев. Работа, проведённая в 2023 году, включала сопоставление полученных сведений не только с результатами 21-суточной СИ (10 мужчин-добровольцев), но и с результатами коротких СИ (до 7 суток), которое позволило сформулировать выводы о различиях в скорости и длительности развития эффектов данных моделей на деятельность сенсомоторной системы человека. В условиях АНОГ, в отличие от СИ, опора не устраняется полностью, а перераспределяется на другие, более широкие, области тела. Это отличие позволяет рассматривать полученные результаты сравнительного анализа с точки зрения роли опорного входа и его особенностей в системе моторного контроля. Полученные в 2023 году данные позволяют подтвердить, что в условиях СИ и АНОГ развиваются однонаправленные тенденции в большинстве исследуемых параметров. При этом в условиях СИ изменения происходят быстрее. Это утверждение справедливо для симптомов гипогравитационного спинального синдрома, снижения вертикальной устойчивости, вязкоупругих и скоростно-силовых свойств мышц. Сравнительный анализ изменения вязкоупругих свойств мягких тканей показал большее снижение рассматриваемого параметра в ходе воздействия СИ. Поперечная жёсткость передней большеберцовой мышцы достоверно снижалась уже в первые сутки СИ, при этом такое снижение рассматриваемого параметра в ходе АНОГ было зарегистрировано только на 18-е сутки воздействия. Снижение поперечной жёсткости ахиллова сухожилия, который отражает тонус трёхглавой мышцы голени, было сопоставимым на 6-е сутки СИ и 18-е сутки АНОГ. Особый интерес представляют результаты динамики поперечной жёсткости длиннейшей мышцы спины на поясничном уровне: в ходе СИ достоверное резкое повышение тонуса наблюдалось с 6-х суток воздействия, а в группе АНОГ их не наблюдалось вовсе, что подтверждает ведущую роль опорной афферентации в тонической постуральной системе. Интересные данные были получены в ходе постурологического исследования в тестах на поддержание вертикальной стойки на твёрдой опоре. Значительный рост абсолютных значений скорости колебаний центра давления наблюдался только после окончания 21-суточной СИ. При этом отмечалась близость динамики восстановления величин порога Н-рефлекса и скорости колебаний ЦД после 5-и суток СИ и 21-х суток АНОГ. Наиболее сопоставимые изменения амплитуды мышечного ответа на одиночный электрический стимул наблюдались в мышцах, содержащих большое количество медленных мышечных волокон, после 6-и суток СИ и 21-х суток АНОГ. Снижения величин максимальной произвольной силы разгибания в голеностопном суставе не наблюдалось после АНОГ, а изменения длины и угла перистости волокон латеральной икроножной мышцы были значительными только после коротких СИ. Детальный обзор данных, полученных как в ходе реализации Проекта, так и ранее накопленных коллективом Проекта, позволяют заключить, что 21-суточное воздействие АНОГ на сенсомоторную систему человека наиболее сопоставимо с 5-6 суточным воздействием СИ. Таким образом, полученные результаты демонстрируют, что с помощью СИ возможно изучение физиологических механизмов изменений, происходящих при длительном устранении опорной и аксиальной нагрузки, гипокинезии и гиподинамии, для целей гравитационной физиологии, а также для наземной медицины (пациенты после длительного постельного режима, иммобилизованные или имеющие двигательные ограничения). При этом эксперимент с использованием «сухой» иммерсии будет более быстрым и экономически более эффективным по сравнению с АНОГ.