Согласно распространенной гипотезе замеченные у космонавтов нарушения в деятельности сердца в значительной мере связаны с отмеченным перераспределением крови, которое может приводить к увеличению кровенаполнения сердца, а также повышению давления в его полостях. В результате этого в условиях невесомости (особенно в первые часы и сутки) сердце, по-видимому, работает в условиях относительной нагрузки.
Несмотря на то что изучению влияния фактора невесомости на сердечно-сосудистую систему космонавтов уделялось особое внимание, отдельные вопросы этой проблемы остаются недостаточно изученными. Это в значительной степени связано с тем, что до последнего времени при обследовании космонавтов в ходе полета, как правило, использовались косвенные, расчетные методы, информативность и точность которых ограниченны.
В эксперименте использовались методы ультразвуковой эхолокации и доплерграфии сердца и магистральных сосудов, с помощью которых можно оценить изменение основных показателей, характеризующих насосную и сократительную функцию сердца, а также скорость крово-> тока в крупных сосудах и их геометрические размеры.
Комплект аппаратуры «Эхограф» разработан французскими специалистами, профилактический комплект «Пневматик» — советскими специалистами. «Эхограф» состоит из двух блоков: «Эхограф-А» и «Эхограф-Б». «Эхограф-А» — основной блок аппаратуры, который обеспечивает подключение датчиков, выбор программы регистрации, управление работой всего комплекта, усиление и преобразование регистрируемой информации. В «Эхограф-Б» входят видеомонитор, видеомагнитофон, укладка с датчиками, электродами, видеокассетами. Комплект «Пневматик» представляет собой пережимные бедренные манжеты для депонирования (перераспределения) крови в нижних конечностях.
За время полета эксперимент проводится несколько раз как в состоянии покоя, без профилактического комплекта «Пневматик», так и с ним (функциональная проба). При обследовании в состоянии покоя регистрировались объемная скорость кровотока в общей сонной, внутренней сонной и бедренной артериях, яремной и бедренной венах; одномерная эхокардиограмма аорты, митрального клапана и левого желудочка сердца, а также двухмерная эхокардиограмма сердца по продольной и поперечной осям на уровне митрального клапана.
При выполнении функциональной пробы с депонированием крови в нижних конечностях регистрировались объемная скорость кровотока в общей сонной артерии и яремной вене; эхокардиограмма левого желудочка сердца на уровне хорд митрального клапана.
При наличии свободного времени в покое проводилась регистрация линейной скорости кровотока в плечевой и лучевой артериях, кровенаполнения нижней полой, воротной и печеночной вен, а при проведении функциональной пробы — эхокардиограммы аортального и митрального клапанов сердца.
Исследования проводились в три этапа: до полета, во время полета и после полета. Необходимо было проводить их в одно и то же время суток, через 1,5–2 ч после приема пищи, им не должны были предшествовать физические и другие нагрузки, оказывающие влияние на состояние системы кровообращения.
Эхокардиографическое исследование проводилось французским космонавтом на себе. Советский космонавт оказывал ему помощь в подготовке и регулировке аппаратуры и ведении протокола обследований.
Данные исследований во время полета передавались со станции на Землю по телеметрической системе и регистрировались на видеокассеты (две видеокассеты массой 2 кг были возвращены на Землю с международным экипажем).
Эксперимент «Поза». Цель эксперимента — изучение взаимодействий органов чувств и двигательной системы при контроле положения тела космонавта во время полета, а именно: изучение возникающих в условиях невесомости изменений сенсомоторного взаимодействия, обеспечивающего координацию мышечной активности при выполнении произвольного движения; исследование роли зрения, в частности периферического зрения, в управлении движениями в этих условиях, анализ течения процесса адаптации сенсомоторной системы к условиям невесомости.
Эксперимент предложен Лабораторией нейросенсорной физиологии Национального центра научных исследований в Париже и готовился при участии Института проблем передачи информации АН СССР.
Произвольные движения человека обеспечиваются координированным сокращением большого числа мышц. Для выполнения определенного движения требуется сокращение определенных мышц в определенной последовательности и с определенной силой. Однако программа сокращения мышц для выполнения одного и того же движения не является раз и навсегда заданной, а зависит от того, в каких условиях оно выполняется. Так, например, одно и то же движение рукой будет выполняться по-разному в зависимости от того, в каком положении находится рука, в какой позе тело, каковы при этом внешние силы и т. д. Поэтому при формировании программы движения должна учитываться информация о конфигурации тела и его положении по отношению к внешним объектам и к внешнему силовому полю. Такая — информация поступает от многочисленных рецепторов различных сенсорных систем — зрительной, вестибулярной, системы мышечносуставной и поверхностной чувствительности.
Все естественные навыки человека сформировались при нормальной гравитации. В этих условиях функционируют и перечисленные сенсорные системы. В условиях невесомости такой привычный сенсорный комплекс может видоизмениться. Вестибулярная, мышечно-суставная и поверхностная чувствительность, вероятно, дают измененную по сравнению с наземными условиями информацию, в меньшей степени изменяется зрительное отображение положения тела относительно окружающих объектов. В результате может возникнуть рассогласование сенсорных систем, которое может стать одной из причин расстройств координации движений.
Исследование изменений сенсомоторного взаимодействия в условиях невесомости, а также течения процесса адаптации сенсомоторной системы к этим условиям ранее не проводилось.
В эксперименте «Поза» в качестве двигательной задачи выбран быстрый подъем руки, выполняемый в положении стоя. Такое движение, во-первых, является естественным, простым и, во-вторых, хорошо изучено в наземных условиях. Характерной особенностью такого движения является то, что в его осуществлении участвуют не только мышцы руки, но и мышцы, обеспечивающие поддержание позы, прежде всего мышцы ног. Особый интерес представляет то обстоятельство, что активность мышц ног при этом движении зависит и от состояния зрительной системы. В частности, она меняется при исключении периферического зрения за счет специальных очков, в которых видимой остается лишь небольшая область в центре поля зрения.
Таким образом, задача эксперимента «Поза» состоит в изучении активности мышц ног при выполнении движения подъема руки в различных условиях.
Обследовался французский космонавт. Ноги жестко фиксировались на тележке, и варьировался зрительный контроль, положение тела, наличие и отсутствие дополнительной массы. Всего использовалось 13 вариантов эксперимента.
В проведении обследований участвовали два советских космонавта. Один из них осуществлял страховку французского космонавта на случай чрезмерных отклонений тела, другой снимал все на кинокамеру.
Параметры исследований фиксировались аппаратурой «Регистратор». Кассеты с магнитной лентой и киносъемкой вернули на Землю.
Эксперимент «Цитос-2». Его целью было изучение изменений свойств микроорганизмов в условиях космического полета, а также их чувствительности к различным антибиотикам.
В эксперименте использовался термостат, изготовленный французскими специалистами. В рабочую камеру, термостата помещается специальный «Вкладыш». Он выполнен в виде сборки из 6 кассет, установленных в корпусе и зафиксированных в нем. В каждую из кассет уложено 8 двухсекционных культивационных камер («берлинго»), изготовленных в виде двухслойных пакетов из полиэтиленовой пленки. В каждой секции находится питательная среда с антибиотиком и стеклянная ампула с микроорганизмами. Специальное устройство «Вкладыша» в определенное время полета разрушает ампулы, в результате чего микроорганизмы попадают в питательную среду и начинают размножаться. Прозрачные крышки кассет позволяют в процессе эксперимента наблюдать изменение цвета питательной среды. Об эффективности воздействия антибиотика на микроорганизм свидетельствуют рост или отсутствие роста культур, характеризующиеся изменением цвета среды в культивационной камере. В случае роста микроорганизма цвет среды изменяется от красного к оранжевому и желтому. Если окраска питательной среды не изменяется, значит роста микроорганизма не происходит и к данной концентрации антибиотика культура микроорганизма чувствительна.