معلومة

هل إيقاعات القمر لها تأثير على علم الأحياء البشري ، إذا كان الأمر كذلك ، فكيف؟

هل إيقاعات القمر لها تأثير على علم الأحياء البشري ، إذا كان الأمر كذلك ، فكيف؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا أقترب من هذا السؤال من منظور الإيقاع اليومي. إيقاع الساعة البيولوجية عبارة عن دورة مدتها 24 ساعة. أثناء إجراء بحث حول إيقاعات الساعة البيولوجية في أعماق البحار ، وجدت هذا الملخص الذي يبدو أنه يشير إلى وجود بعض أنواع الإيقاعات القمرية (دورة مدتها حوالي شهر). إيقاعات القمر في أعماق البحار: دليل من دورية التكاثر للعديد من اللافقاريات البحرية:

في حين عادة ما يتم توثيق إيقاعات القمر في النباتات والحيوانات الذين يعيشون في بيئات أرضية ومياه ضحلة ، تم التغاضي عن كائنات أعماق البحار بشكل أساسي في هذا الصدد.

ماذا يعني المؤلفون بإيقاعات القمر؟ دورة الحيض التي تستغرق شهرًا تقريبًا ، أو هل هناك طرق أخرى يؤثر بها القمر فعليًا على علم الأحياء البشري / الحيواني؟


القمر ليس له تأثير مباشر على عملية التمثيل الغذائي. كما أنه لا يؤثر على الدورة الشهرية (كانت هناك نظرية قديمة ادعت ذلك !!). ترجع التأثيرات القمرية إلى مجال الجاذبية المعروف بتأثيره على المد والجزر (المد والجزر في الربيع والمد والجزر). حتى على أساس يومي إذا كنت قد لاحظت أن البحر يتقدم إلى الشاطئ في الليل وينحسر في النهار. هذا التأثير هو أيضا بسبب الجاذبية القمرية.

ملخص المقال الذي ذكرته يقول أن ضوء القمر قد يكون له بعض التأثير على كائنات معينة ؛ أنا متشكك للغاية في ذلك.

أعتقد أن أنماط المد والجزر فقط هي التي قد تؤثر على سلوك الكائنات البحرية / الساحلية. أنا أيضًا متشكك قليلاً بشأن ما إذا كانت التيارات الناتجة عن الجاذبية القمرية ستكون عميقة بما يكفي للتأثير على الحياة القاعية. في هذه الحالة ، حتى تأثير تسخين الشمس يمكن أن ينتج تيارات بحرية. ربما يمكن أيضًا أن ينتج تيارًا تصاعديًا بسبب التسخين التفاضلي.


يعتمد تكرار الحمض النووي الناجح في البكتيريا الزرقاء على الساعة البيولوجية

وجدت دراسة جديدة من جامعة شيكاغو أن بكتيريا التمثيل الضوئي Synechococcus elongatus يستخدم الساعة البيولوجية لتحديد توقيت تكرار الحمض النووي بدقة ، وهذا مقاطعة هذا الإيقاع اليومي يمنع التكرار من الاكتمال ويترك الكروموسومات غير مكتملة بين عشية وضحاها. تم نشر النتائج على الإنترنت في 10 مايو في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، لها آثار على فهم كيف يمكن أن تؤثر الإيقاعات اليومية المتقطعة على صحة الإنسان.

الإيقاعات اليومية هي الساعة الداخلية التي تعمل بنظام 24 ساعة والتي تمتلكها معظم الكائنات الحية على الأرض ، وتنظم مجموعة متنوعة من الوظائف البيولوجية بما في ذلك دورات النوم / الاستيقاظ ، وإنتاج الهرمونات ، والهضم ، ودرجة حرارة الجسم. في البشر ، ارتبطت الاضطرابات في إيقاع الساعة البيولوجية و [مدش] مثل العمل في وظيفة مناوبة أو المعاناة من تأخر الرحلات الجوية المتكرر و [مدش] بمجموعة من المشاكل الصحية ، بما في ذلك السمنة ، وضعف وظائف القلب والأوعية الدموية والمناعة ، واضطرابات المزاج وحتى السرطان.

& ldquo في معظم الأنواع التي درسناها و rsquove ، إذا تعطل إيقاع الساعة البيولوجية أو تغير بشكل دائم ، فهذا & rsquos سيء لصحة الحيوان و rsquos ، لكن لم يتمكن أحد حقًا من شرح الخطأ الذي يحدث إذا كانت ساعتك في حالة خاطئة طوال الوقت ، & rdquo قال كبير المؤلف مايكل روست ، دكتوراه ، أستاذ مشارك في علم الوراثة الجزيئية وبيولوجيا الخلية في جامعة شيكاغو. & ldquo هذا النظام البكتيري الأزرق مثير لأنه يمنحنا فرصة للإجابة على هذه الأسئلة الآلية حول كيفية مساهمة إيقاعات الساعة البيولوجية في صحة الكائن الحي. & rdquo

على الرغم من الفجوة التطورية الكبيرة بين البشر والبكتيريا الزرقاء ، يمكن لهذه الكائنات الدقيقة أن توفر نظرة ثاقبة للوظائف الخلوية الهامة مثل تكرار الحمض النووي. & ldquo تشير الأدلة إلى أن إيقاعات الساعة البيولوجية قد تطورت عدة مرات بين الأنواع المختلفة ، لذلك يجب أن يكون هناك شيء أساسي ومهم للغاية تشترك فيه هذه الأنواع المختلفة ، كما قال المؤلف الأول يي لياو Yi Liao ، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر Rust & rsquos. & ldquo تكرار الحمض النووي هو أيضًا عملية أساسية ، يتم مشاركتها عبر الأنواع ، مما أعطانا دليلًا على أنه قد يتم تنظيمه بواسطة هذه الساعة. & rdquo

كان المحققون مهتمين بشكل خاص بدراسة هذه العملية بسبب طولها. & ldquo بعض الأشياء من الأفضل القيام بها أثناء النهار ، مثل التمثيل الضوئي ، في حين أن البعض الآخر أفضل في الليل ، مثل تثبيت النيتروجين ، & rdquo قال الصدأ. & ldquo ولكن تكرار الحمض النووي يستغرق من ثلاث إلى أربع ساعات لتكرار الجينوم بأكمله ، لذلك هناك حاجة أساسية للتنبؤ بالمستقبل. أنت تلتزم بفعل هذا الشيء ولن تعرف كيف ستكون الظروف بعد بضع ساعات. يبدو أن هذه العملية ربما تستخدم إيقاعات الساعة البيولوجية من أجل & lsquopredict & [رسقوو] الوقت المناسب لبدء النسخ المتماثل للتأكد من انتهائه خلال نافذة زمنية مثالية. & rdquo

من خلال الجمع بين الفحص المجهري الفلوري بفاصل زمني ، والنمذجة الرياضية ، وعلم الوراثة الجزيئي والنهج البيوكيميائية ، تمكن Liao و Rust من تتبع بدء تكرار الحمض النووي ، والانتهاء ، والفشل في البكتيريا المعرضة لأنماط إضاءة مختلفة ، بما في ذلك الضوء الثابت ، ودورات الضوء العادي / الظلام ودوراته مع فترات غير متوقعة من الظلام.

ووجدوا أن الساعة اليومية تخلق إيقاعات في تكرار الحمض النووي حتى في غياب الإشارات البيئية ، مثل شروق الشمس وغروبها. يبدأ تكرار الحمض النووي عادةً عندما تتوافق حالة الساعة مع الصباح ، ويتم كبتها عندما تتنبأ الساعة بقدوم الليل. ومع ذلك ، عندما تتنبأ الساعة الداخلية للبكتيريا بالصباح ولكن البيئة الخارجية تصبح مظلمة بشكل غير متوقع ، يمكن إكمال النسخ المتماثل المستمر و rsquot تتفكك آلية النسخ ، تاركة الخلايا بها كروموسومات غير مكتملة.

& ldquo يتم تنظيم العديد من الأشياء من خلال الساعة اليومية ، ولكن من اللافت للنظر أنها مهمة جدًا لتكرار الحمض النووي ، & rdquo قال Rust. & ldquo إذا كانت الساعة في حالة خاطئة ، فإنه & rsquos هو الفرق بين إكمال حدث النسخ المتماثل أو انهيار آلية النسخ تمامًا. & rdquo

يقول لياو إن هذه النتائج تفتح المزيد من الأسئلة. & ldquo ما هو مصير هذه الكروموسومات غير المكتملة؟ هل هذا يؤدي إلى طفرات؟ & rdquo قال. & ldquo ربما تكون هذه قوة دافعة رئيسية في تطور الساعة اليومية و [مدش] تريد تجنب تلف الحمض النووي والكروموسومات غير المكتملة ، لذلك تطورت الساعة عدة مرات في التاريخ لمنع حدوث هذه الأشياء. & rdquo

في مجتمع ما بعد الثورة الصناعية ، محاطًا بأضواء اصطناعية يمكن تشغيلها وإيقافها حسب الرغبة ، يمكن أن يكون لهذه النتائج آثار على كيفية تأثير إيقاعات الساعة البيولوجية على صحة الإنسان ولماذا يمكن أن تكون الاضطرابات واسعة النطاق ضارة للغاية.

& ldquo أحد الأسئلة التي ما زلنا بحاجة إلى الإجابة عنها هو ما إذا كان هذا الفشل في إكمال تكرار الحمض النووي يؤدي أم لا إلى حدوث طفرة وعدم استقرار الجينوم ، قال Rust. & ldquo قد تواجه الكائنات الحية ظلامًا غير متوقع في بعض الأحيان ، لكن ساعاتها تحصل على إشارات قوية جدًا من دورة شروق الشمس وغروبها. في البشر ، حيث يمكننا التحكم في إضاءة بيئتنا وتجاهل الشمس ، نعلم أن هناك تغيرات في إيقاع الساعة البيولوجية ونعلم أنها تسبب مشاكل ، ولكن من غير الواضح من أين تأتي هذه المشاكل. نحاول أن نضع إصبعنا على آلية جزيئية لما قد يكون أكبر مشكلة إذا كانت ساعتك البيولوجية في حالة خاطئة. & rdquo

تضمن الدراسة ، & ldquo ؛ تضمن الساعة اليومية تكرارًا ناجحًا للحمض النووي في البكتيريا الزرقاء ، وقد تم دعم rdquo من قبل معهد هوارد هيوز الطبي (جائزة Simons College Scholar) والمعاهد الوطنية للصحة (R01-GM107369).


التلوث يتحول إلى وسائط متعددة: التأثير المعقد للبيئة الحسية التي يغيرها الإنسان على إدراك الحيوان وأدائه

يؤثر التلوث الحسي البشري المنشأ على النظم البيئية في جميع أنحاء العالم. تولد أفعال الإنسان ضوضاء صوتية وينبعث منها ضوء صناعي وينبعث منها مواد كيميائية. من المعروف أن كل هذه الملوثات تؤثر على الحيوانات. تتناول معظم الدراسات المتعلقة بالتلوث البشري المنشأ تأثير الملوثات في المجالات الحسية أحادية الوسائط. لقد ثبت أن المستويات العالية من الضوضاء البشرية ، على سبيل المثال ، تتداخل مع الإشارات والإشارات الصوتية. ومع ذلك ، تعتمد الحيوانات على حواس متعددة ، وغالبًا ما تحدث الملوثات معًا. وبالتالي ، فإن التقييم البيئي الكامل لتأثير الأنشطة البشرية يتطلب نهجًا متعدد الوسائط. نصف كيف يمكن أن تحدث الملوثات الحسية وكيف يمكن أن يختلف التباين بين الملوثات عن المواقف الطبيعية. نراجع كيف تجمع الحيوانات المعلومات التي تصل إلى أنظمتها الحسية من خلال طرائق مختلفة ونحدد كيف يمكن للظروف الحسية أن تتداخل مع الإدراك متعدد الوسائط. أخيرًا ، نصف كيف يمكن أن تؤثر الملوثات الحسية على الإدراك والسلوك والغدد الصماء للحيوانات داخل وعبر الطرائق الحسية. نستنتج أن التلوث الحسي يمكن أن يؤثر على الحيوانات بطرق معقدة بسبب التفاعلات بين المحفزات الحسية والمعالجة العصبية وردود الفعل السلوكية والغدد الصماء. ندعو إلى المزيد من البيانات التجريبية حول التباين المشترك بين الظروف الحسية ، على سبيل المثال ، البيانات المتعلقة بالمستويات المترابطة في الضوضاء والتلوث الضوئي. علاوة على ذلك ، نشجع الباحثين على اختبار استجابات الحيوانات لمجموعة كاملة من الملوثات الحسية في وجود أو عدم وجود إشارات وإشارات مهمة بيئيًا. نحن ندرك أن مثل هذا النهج غالبًا ما يكون مستهلكًا للوقت والطاقة ، لكننا نعتقد أن هذه هي الطريقة الوحيدة لفهم التأثير متعدد الوسائط للتلوث الحسي على أداء الحيوان وإدراكه تمامًا.

1. نظرة متعددة الوسائط للتلوث الحسي

تؤثر الأنشطة البشرية بشكل متزايد على الرفاهية والنجاح الإنجابي للحيوانات الحرة [1-3]. ينبعث البشر من المنبهات الكيميائية والفيزيائية في البيئة التي يتم تلقيها من خلال مجموعة من الأساليب الحسية. يمكن لهذه المحفزات البشرية أن تقلل من بقاء الحيوانات ونجاحها في التكاثر وقد تغير في النهاية السكان والمجتمعات البيئية. لفهم وتخفيف تأثير هذه المحفزات ، من الضروري دراسة الآليات الكامنة وراء الاستقبال الحسي لهذه الملوثات ، والتي يطلق عليها التلوث الحسي [3-6]. مستويات عالية من الضوضاء الصوتية البشرية المنشأ ، على سبيل المثال ، يمكن أن تحجب الاتصالات الصوتية. من ناحية أخرى ، يمكن للانبعاثات الكيميائية أن تضعف التوجه الشمي [5-7]. ومع ذلك ، غالبًا ما تنتج الأنشطة البشرية المنشأ محفزات بطرق متعددة في وقت واحد ، مثل الانبعاث المشترك للملوثات الصوتية والكيميائية عن طريق حركة مرور السيارات. علاوة على ذلك ، فإن الإدراك بحد ذاته متعدد الوسائط ، وتستجيب الحيوانات أحيانًا بطريقة معقدة لمزيج من الإشارات من طرائق مختلفة [8-11]. أخيرًا ، يمكن أن تؤثر الملوثات الحسية على سلوك الحيوان وكذلك على الغدد الصماء. من المعروف أن هذه الاستجابات تغذي العمليات الإدراكية والمعرفية ، مما يزيد من تعقيد التنبؤات بالتأثير المحتمل للأنشطة البشرية على سلوك الحيوان ونجاح الإنجاب. لذلك نقترح نهجًا متكاملًا لفهم الطبيعة متعددة الوسائط للتلوث الحسي تمامًا (الشكل 1). يسمح لنا هذا النهج بمعالجة كيف يمكن للملوثات أن تزعج الحيوانات وتتداخل مع معالجة الإشارات والإشارات المهمة ، وكيف يمكن أن تؤثر الملوثات على العمليات عبر طرائق مختلفة ، وكيف يمكن أن يؤثر مزيج الملوثات من طرائق مختلفة على أداء الحيوانات.

الشكل 1. نهج متعدد الوسائط لفهم التأثير البيئي على تصور الحيوان وأدائه. (أ) يمكن أن تتلقى الحيوانات جميع أنواع المنبهات البيئية ، مثل الضوء أو الأصوات أو المواد الكيميائية ، مع مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار الموجودة في الجزء المحيطي من نظامها العصبي. تقوم هذه المستشعرات بنقل المعلومات المستلمة إلى الجهاز العصبي المركزي لمعالجة مستوى أعلى في مناطق إدراكية وإدراكية مختلفة. يمكن أن تحتوي المنبهات البيئية على معلومات ذات صلة بالحيوان ، على سبيل المثال الإشارات الصوتية ، أو المعلومات غير ذات الصلة ، على سبيل المثال الضوضاء الصوتية (لا يتوافق عرض الأسهم مع كمية المعلومات المعالجة). عندما تصل المعالجة المركزية إلى قرار ، سيتبع ذلك استجابة سلوكية و / أو غدد صماء. تحدد التفاعلات المعقدة بين وداخل الاستقبال والمعالجة والاستجابة تأثير البيئة متعددة الوسائط على الحيوانات. (ب) مثال على كيف يمكن للظروف البيئية أن تتداخل مع إدراك الإشارات والإشارات متعددة الوسائط. محفزان يختلفان في الشكل المادي (مثل الصوت أو الضوء) يتم إنتاجهما في نفس الوقت بواسطة مصدر ينتقل بسرعات مختلفة إلى جهاز استقبال يتعين عليه استخراج المعلومات ذات الصلة من التدفقات الحسية على خلفية ضوضاء بيئية. على سبيل المثال ، ينتج ذكر الضفدع إشارة صوتية ، ولكن في نفس الوقت يولد إشارات في الأساليب الحسية الأخرى ، مثل الاهتزازات على سطح الماء. تصل هذه المكونات متعددة الوسائط إلى جهاز الاستقبال في أوقات مختلفة (ΔAT). تتضمن المعالجة الحسية مقارنة المعلومات عبر الطرائق. يجب أن تربط أجهزة الاستقبال المكونات الحسية المختلفة بنفس المصدر عبر الزمان والمكان. ضوضاء أحادية الوسائط ، على سبيل المثال أصوات الذكور الأخرى ، يمكن أن تتداخل مع الارتباط الإدراكي متعدد الوسائط. يمكن أن يكون التداخل الحسي أيضًا متعدد الوسائط ، على سبيل المثال حركات الأوراق التي تسببها الرياح ، والتي تؤدي في نفس الوقت إلى ضوضاء صوتية واهتزازات محمولة على الركيزة.

تعتمد إمكانية وكيفية تأثر الحيوانات بالتلوث الحسي على التداخل في الزمان والمكان بين التعرض للمثيرات والنشاط السلوكي [2-4]. سنتناول أولاً كيف تتغاضى الملوثات البشرية المنشأ في الزمان والمكان وكيف يقارن ذلك بالتنوع الطبيعي في الظروف الحسية البيئية. بعد ذلك ، سنناقش كيفية إنتاج الإشارات والإشارات متعددة الوسائط ، ونوع المعلومات التي تحتوي عليها وكيف تعالج الحيوانات المعلومات البيئية ذات الصلة وغير ذات الصلة بشكل مدرك. أخيرًا ، سنصف الطرق التي يمكن أن يتداخل بها التباين في الظروف الحسية البشرية المنشأ مع معالجة الإشارات والإشارات ، وكيف تزعج الملوثات الحيوانات من خلال التأثير على علم الغدد الصماء وكيف تستجيب الحيوانات من خلال تعديل سلوكها. سننهي مراجعتنا من خلال تحديد كيف نعتقد أنه ينبغي معالجة التلوث الحسي متعدد الوسائط وسرد بعض أهم القضايا العالقة.

2. الظروف الحسية البيئية والتغاير بين الطرائق

غالبًا ما تعمل الأنظمة الحسية للحيوان في ظل ظروف صعبة وتخضع لانتقاء قوي من البيئة [12]. كيف تتغير البيئة الحسية عبر الزمان والمكان لطرائق مختلفة؟ كيف تكيفت الحيوانات مع هذه التغييرات؟ وكيف تؤثر الأنشطة البشرية على البيئة الحسية؟ يمكن أن ترتبط الظروف في كثير من الأحيان عبر الطرائق الحسية ، لكن لدينا القليل من البيانات حول مستويات التباين الفعلي في الزمان والمكان للبيئات الطبيعية وكذلك البيئات المتأثرة بالبشر.

(أ) الاختلاف الزماني والمكاني في الظروف الحسية الطبيعية

يمكن أن تظهر الظروف البيئية تقلبات زمنية ومكانية كبيرة وغالبًا ما تكون متغايرة عبر الطرائق (الجدول 1). على سبيل المثال ، ترتفع مستويات الإضاءة المحيطة بسرعة مع الفجر ، وتنخفض بسرعة عند الغسق وترتبط عادةً بالتقلبات في مستويات الخلفية الصوتية الناتجة عن النشاط الحيوي [13 ، 14 ، 16]. يمكن أن تؤدي التغيرات اليومية والموسمية في الظروف المناخية ، مثل درجة الحرارة والرياح ، إلى أنماط متطابقة عبر الطرائق [17 ، 27]. يمكن أن تؤدي الرياح ، على سبيل المثال ، إلى ارتفاع مستويات الضوضاء ، وزيادة اهتزازات الركيزة وزيادة الحركة البصرية ، مما يؤثر في نفس الوقت على حواس متعددة [28-30]. قد يحدث التباين المشترك متعدد الوسائط أيضًا عبر الفضاء. سيكون التدفق السريع التدفق أكثر ضجيجًا وعكرًا مقارنةً بالنهر بطيء التدفق ، مما يؤدي إلى تباين مستويات الصوت والضوء بين هذين النوعين من الموائل.

الجدول 1. أمثلة على التباين المشترك في مستويات الضوء والصوت والكيميائية من البيئات المتأثرة الطبيعية والبشرية المنشأ.

(ب) التباين في الملوثات الحسية البشرية المنشأ

عادةً ما تتميز المناطق الصناعية ومراكز المدن الحضرية والطرق السريعة متعددة المسارات بمستويات عالية من الانبعاثات الكيميائية والصوتية فضلاً عن التلوث الضوئي. يمكن للبشر أيضًا تغيير الحالات الحسية المتعددة بشكل غير مباشر. على سبيل المثال ، يمكن أن تزيد مستويات الفوسفات المرتفعة في البيئة المائية من نمو الطحالب ، وبالتالي تؤثر على كل من المادة الكيميائية ، وكذلك البيئة البصرية (الجدول 1 ، [24]). يمكن أن يكون التلوث الحسي متحيزًا في بعض الأحيان لأساليب معينة. محطات الحفر الأرضية عن بعد لصناعة الغاز ، على سبيل المثال ، تولد مستويات عالية من الضوضاء الصوتية ، ولكن مستويات منخفضة نسبيًا من التلوث الضوئي [31 ، 32]. من ناحية أخرى ، ترتبط مسارات الدراجات أو مناطق المشاة أو مواقف السيارات طويلة الأمد بمستويات عالية من التلوث الضوئي ، ولكن مستويات منخفضة من الملوثات الأخرى [33 ، 34]. توفر الحالات التي تحدث فيها أنواع من التلوث الحسي بشكل مستقل الفرصة للحصول على بيانات ارتباط مستقلة بين الملوثات وأداء الحيوان [31 ، 34].

يظهر التلوث الحسي أيضًا تقلبات زمنية. يمكن أن تكون مستويات ضوضاء الطرق السريعة أعلى أثناء النهار منها في الليل ، وتنقل أصوات حركة المرور أكثر في أيام الربيع الباردة مقارنة بالأيام الدافئة اللاحقة في [14]. من ناحية أخرى ، يعد التلوث الضوئي الاصطناعي مشكلة ليلية بشكل أساسي [15 ، 34]. وبالتالي ، قد لا تتداخل مستويات الذروة في الضوضاء والتلوث الضوئي بمرور الوقت ، ولكن يجب أن نضع في اعتبارنا أن الضوضاء الحضرية الليلية ومستويات الإضاءة لا تزال أعلى بكثير عند مقارنتها بالظروف الطبيعية ، ولا سيما في الموائل المعتدلة (الجدول 1 ، [14 ، 33 ]).

3. إنتاج وإدراك الإشارات والإشارات متعددة الوسائط في ظل الظروف الطبيعية

تعتمد الحيوانات على حواس متعددة للتوجيه والتواصل. يمكن لهذه الحواس التقاط المنبهات المنبعثة عن قصد (الإشارات) أو عن غير قصد (الإشارات). إن كيفية إنتاج إشارات وإشارات الطرائق المختلفة وإرسالها واستقبالها لها عواقب مهمة على ضغوط الاختيار البيئي ، مثل الظروف الحسية ، التي تعمل على سلوك وفسيولوجيا الحيوانات [8 ، 35 ، 36].

(أ) الإشارات متعددة الوسائط التي تنتجها عروض الحيوانات

طورت الحيوانات عروض متقنة لجذب الأصدقاء أو صد المنافسين أو ردع الحيوانات المفترسة. تولد معظم هذه الشاشات منبهات يمكن إدراكها من خلال مجموعة متنوعة من الأساليب الحسية [8 ، 35 ، 36]. غالبًا ما ينطوي إنتاج الصوت على تضخم وانكماش الهياكل المورفولوجية ، مثل الحقيبة الصوتية للطيهوج أو الكيس الصوتي للضفادع ، ونتيجة لذلك يوفر عرضًا متعدد الوسائط متزامنًا يتكون من مكونات بصرية وصوتية [37-39]. يمكن أن تجمع العروض الجنسية أيضًا بين المكونات التي يتم إنتاجها بشكل مستقل ، مثل الأسماك التي تستخدم تلوين الجسم مع الفيرومونات ، أو العناكب التي تطبل الاهتزازات بساق واحدة وتلوح بخصلات ملونة بأخرى [24،40].

(ب) الإشارات متعددة الوسائط التي تنتجها الحيوانات المفترسة والفرائس

تنبعث الحيوانات أيضًا منبهات يمكن اكتشافها من خلال حواس متعددة لا تخدم نفسها ، بل تخدم مفترساتها أو فريستها. ينتج حفيف الفأر بين الأوراق إشارات صوتية ومرئية يمكن أن تساعد البوم المفترس [41]. الاهتزازات المقترنة بتدفق الهواء الدافئ الناتج عن البحث عن الماشية توفر للحشرات إشارة متعددة الوسائط للفرار من النباتات [42].يمكن أن ينتج عن إنتاج الإشارات أيضًا إشارات غير مقصودة بطريقة مختلفة. تحفز الضفادع التي تستدعي من المسطحات المائية لجذب الأصدقاء موجات أو تموجات سطح الماء التي يمكن اكتشافها عن طريق التنصت الخفافيش التي تستفيد من إشارات الفرائس البطيئة نسبيًا هذه [43].

(ج) الإدراك متعدد الوسائط والآثار غير الخطية

يمكن أن يؤدي دمج المعلومات من أنظمة حسية متعددة إلى زيادة المعالجة الإدراكية والاستجابات الناتجة بطريقة خطية [44]. ومع ذلك ، غالبًا ما يتضمن الإدراك متعدد الوسائط عمليات أكثر تعقيدًا قد لا تتضافر خطيًا [44 ، 45]. تعتمد العديد من المهام الإدراكية على مقارنات المعلومات عبر الأنظمة الحسية ، على سبيل المثال ، لتقييم التوقيت بين مكونات الإشارات والإشارات متعددة الوسائط [44-47]. تعتمد مثل هذه المقارنات على الدماغ لتعيين مكونات مختلفة بدقة لنفس المصدر ، والتي يمكن أن تكون صعبة في ظل الظروف الحسية المتقلبة (الشكل 1).ب، [46]). ثبت أن الحيوانات التي تم اختبارها في التجارب النفسية الفيزيائية تستجيب بطرق خطية وغير خطية عند تقديمها بمحفزات من طرائق مختلفة (انظر [8،9] للحصول على تصنيف مفصل للاستجابات السلوكية للإشارات والإشارات متعددة الوسائط). إن تقديم المنبه بمعزل عن الآخر (مثل إشارة بصرية) لا يمكن أن يكون له أي تأثير على سلوك الحيوان ، ولكن هذا المنبه نفسه يمكن أن يعدل الاستجابة لحافز آخر (مثل الإشارة الصوتية) بطريقة معقدة [47]. يمكن للإشارات والإشارات متعددة الوسائط أن تثير استجابات ناشئة [37 ، 46]. تم العثور على الدجاج يتجاهل إشارات التحذير الكيميائية والبصرية من اليرقات غير المستساغة عند تقديمها بمعزل عن غيرها ، ولكن تبين أنها تتجنب المواد الغذائية عند تقديم كلتا الإشارتين معًا [48].

(د) متى تعتمد الحيوانات على الإدراك متعدد الوسائط؟

بشكل عام ، تعتمد الحيوانات على الإشارات والإشارات متعددة الوسائط عندما تزيد من فرصها في اكتشاف الأحداث البيئية المهمة ، أو عندما تعزز معالجة الإشارات البيئية أو عندما تزودها بمصادر فريدة للمعلومات البيئية [٩ ، ٣٥ ، ٤٦]. تصل المكونات التي يتم إنتاجها في نفس الوقت من طرائق مختلفة مع تأخيرات زمنية مختلفة في جهاز الاستقبال ، وبالتالي يمكن أن توفر معلومات فريدة عن المسافة إلى المصدر (الشكل 1ب، [46]). عندما توفر الإشارات أو الإشارات متعددة الوسائط معلومات غامضة ، يمكن للحيوانات تجاهل المعلومات من طريقة واحدة ، أو الوصول إلى حل وسيط [45 ، 49]. على سبيل المثال ، عندما يتم تقديم العثة التي تتغذى بالرحيق بإشارات كيميائية ومرئية منفصلة مكانيًا ، فإنها تقترب من الإشارات المرئية [49].

(هـ) الاتصال متعدد الوسائط والتداخل الحسي

يمكن أن يتأثر الاتصال متعدد الوسائط بالظروف الحسية البيئية [7،12]. قد تستفيد الحيوانات التي تعتمد على الإشارات متعددة الوسائط من وجود مكون إشارة يخدم وظيفة احتياطية عندما تضعف مستويات التداخل المعالجة في طريقة حسية واحدة [7]. ضفادع التورنت التي تعيش بجوار الجداول الصاخبة في الغابة المطيرة تصدر أصواتًا وتلوح بأرجلها في نفس الوقت [50]. يمكن أن تكون المعلومات الإدراكية من المكونين الحسيين زائدة عن الحاجة ، على سبيل المثال ، كل من العرض الصوتي والمرئي مما يسمح باكتشاف أو التعرف على الإشارة. مثل هذا التكرار يمكن أن يجعل الإشارات متعددة الوسائط قوية لتقلبات الظروف الحسية [50]. من ناحية أخرى ، ستكون الإشارات متعددة الوسائط أكثر عرضة للتدخل البيئي عندما تعتمد الحيوانات على المقارنة بين المكونات الحسية للحصول على معلومات فريدة ، مثل تقدير المسافة من إشارة (الشكل 1)ب). أخيرًا ، قد تعاني الإشارات متعددة الوسائط من تداخل متعدد الوسائط عندما تكون الظروف الحسية متغايرة عبر الطرائق (الشكل 1ب) ، على سبيل المثال ، عندما تولد الرياح ضوضاء بصرية وزلزالية وبالتالي تعيق الإدراك متعدد الوسائط لعرض طبول العناكب [40،51].

4. التأثير متعدد الوسائط للتلوث البشري على السلوك وعلم وظائف الأعضاء

من المعروف أن الملوثات البشرية المنشأ تزعج الحيوانات وتتداخل مع المعالجة الحسية للإشارات والإشارات الهامة. كيف يؤثر التلوث الحسي على الأفراد وكيف يتغير سلوكهم في الاستجابة يعتمد على الطرائق المتضمنة ، والتباين في الملوثات الحسية ، وآليات الإدراك ومرونة الاستجابة.

(أ) الاضطراب متعدد الوسائط الناجم عن التلوث الحسي البشري المنشأ

من المعروف جيدًا أن الضوضاء البشرية والأضواء الاصطناعية تزعج الحيوانات وغالبًا ما تحدث معًا. ومع ذلك ، ركزت معظم الدراسات حتى الآن على تأثير أحد الملوثات ، أو قيمت الملوث الذي كان أكثر تنبؤًا بالاستجابة السلوكية أو الغدد الصماء وتجاهلت التأثيرات المضافة المحتملة [15 ، 33]. ارتبط ضجيج حركة المرور بزيادة مستويات التوتر وتم ربط التلوث الضوئي بالتغيرات في إيقاعات الساعة البيولوجية [34،52]. لذلك ، من الواضح أن كلا الملوثين يمكن أن يؤثران على عمليات الغدد الصماء وسيكون من المثير للاهتمام إجراء تقييم بمزيد من التفصيل لكيفية انتشار الضوضاء والتلوث الضوئي وما إذا كان تأثيرهما المشترك متشابهًا أو متزايدًا أو منخفضًا مقارنة بتأثير كل ملوث في عزلة (الشكل 2) ).

الشكل 2. تأثير التلوث الحسي على استجابات الحيوانات عبر الأصناف. يمكن أن يسبب التلوث الحسي اضطرابًا عامًا في السلوك والغدد الصماء ، أو يتداخل مع اكتشاف ومعالجة الإشارات والإشارات. يمكن أن يقتصر التلوث الحسي على مجال حسي واحد (أحادي الوسائط) ، ويؤثر على العمليات والاستجابات في مجال مختلف (عبر الوسائط) ، أو يصل إلى الدماغ من خلال أنظمة حسية متعددة (وسائط متعددة). يؤدي التعرض للضوضاء البشرية المنشأ إلى إزعاج الحيتان الزرقاء وإخفاء إشارات الفرائس الصوتية التي تستخدمها الخفافيش [53،54]. تزعج الضوضاء الصوتية أيضًا الإشارات المرئية في الحبار وقد تتداخل مع المعالجة البصرية في السرطانات الناسك [55،56]. قد يؤدي الجمع بين التلوث الضوئي والضوضاء إلى اضطراب سلوك أغنية روبن بشكل متزايد ، وقد تتداخل الضوضاء البشرية التي تنتقل عبر الهواء وعلى طول سطح الماء مع الاتصالات متعددة الوسائط في الضفادع (انظر أيضًا الشكل 1ب). (نسخة ملونة على الإنترنت.)

(ب) التدخل متعدد الوسائط عن طريق التلوث الحسي البشري المنشأ

يمكن أن تتداخل الملوثات البشرية المنشأ بشكل مباشر مع اكتشاف الإشارات والإشارات. من المعروف أن ضوضاء المرور تخفي الإشارات الصوتية وكذلك الإشارات المستخدمة من قبل مجموعة واسعة من الأصناف ، بما في ذلك الطيور والثدييات والحشرات والأسماك [53،57-59] ، وهي عملية نشير إليها على أنها تداخل أحادي الوسائط (الشكل 2). يمكن أن تؤدي الضوضاء البشرية أيضًا إلى تداخل متعدد الوسائط ، على سبيل المثال ، عندما تحفز الأصوات اهتزازات سطحية على ورقة أو سطح مائي ، مما يؤدي إلى مستويات ضوضاء متغايرة قد تعيق استخدام الإشارات والإشارات في المجال الصوتي والزلزالي في نفس الوقت ( الشكل 2 ، [51]). لم يتم ربط التلوث بالأضواء الاصطناعية بضعف الكشف عن الإشارات المرئية ، ولكنه قد يتداخل مع استخدام الإشارات المكانية أثناء التنقل [60 ، 61]. تعتمد الحيوانات أيضًا على الإشارات الصوتية والشمية للتوجيه ، وقد ينتج عن مستويات التباين بين الصوت والضوء والمواد الكيميائية تداخلًا متعدد الوسائط مع إشارات الملاحة المكانية [6،19]. قد توفر التأثيرات البشرية غير المباشرة على البيئات المائية أيضًا حالات مثيرة للاهتمام للتداخل متعدد الوسائط للإشارات والإشارات البصرية والكيميائية [36].

(ج) التداخل متعدد الوسائط للملوثات البشرية المنشأ

قد تعيق معالجة المعلومات البيئية غير ذات الصلة في إحدى الطرق الحسية معالجة المعلومات بطريقة أخرى (الشكل 2 ، [11]). يُفترض أن ما يسمى بالتداخل متعدد الوسائط مسؤول عن تأثير الضوضاء الصوتية البشرية المنشأ على سرعة المعالجة بواسطة السرطانات الناسك التي تعتمد على الإشارات البصرية لاكتشاف تهديد مفترس [56]. تم ربط الضوضاء البشرية أيضًا بالتأثير على معالجة المستوى الأعلى للمعلومات المرئية ، مثل التوجه البصري المكاني [62]. يمكن أن يعمل تأثير الضوضاء البشرية على معالجة المعلومات في الطرائق الأخرى أو المجالات المعرفية عبر طرق مختلفة. قد تؤدي الضوضاء إلى زيادة اليقظة كرد فعل على انخفاض القدرة على اكتشاف الإشارات الصوتية المفترسة وبالتالي تؤثر على مقدار الوقت الذي يقضيه في مهمة بصرية [62،63]. قد تحد الضوضاء أيضًا من الانتباه المعرفي أو تقلل من قدرة المعالجة الإدراكية [56 ، 64]. أخيرًا ، قد تؤدي الضوضاء إلى حدوث تغييرات في الغدد الصماء ، مثل زيادة مستويات هرمون التوتر ، والتي يمكن أن تسبب تأثيرًا غير مباشر للضوضاء على السلوك أو ردود الفعل على العمليات الإدراكية والمعرفية (الشكل 1). لا توجد أمثلة على التداخل متعدد الوسائط للطرائق الأخرى على حد علمنا ، لكن دراسة حديثة عن العث تشير إلى أن التلوث الضوئي قد يقلل من الاستجابات لنداءات الخفافيش فوق الصوتية [65].

(د) الاستجابات السلوكية متعددة الوسائط وعبر الوسائط

من المعروف جيدًا أن الحيوانات تعدل سلوكها استجابة للتدخل من الملوثات الحسية. يمكن لبعض الطيور تغيير أغانيها على الفور تقريبًا عند تعرضها للضوضاء [66،67]. لا يُعرف ما إذا كانت الإشارات متعددة الوسائط تُظهر مرونة سلوكية مماثلة استجابةً للتداخل متعدد الوسائط [68]. ومع ذلك ، فقد ثبت أن الملوثات البشرية المنشأ لها تأثيرات متعددة الوسائط على الإشارات [55،69]. تغير الحبار المعرضة للضوضاء والأسماك الملوثة كيميائيًا إشاراتها البصرية ، بينما تضبط الطيور المعرضة للضوء إشاراتها الصوتية [34،55]. ربما تعكس تعديلات الإشارة هذه تأثيرًا مزعجًا للتلوث الحسي على الغدد الصماء ، على سبيل المثال. من خلال الارتباط بهرمونات التوتر أو التأثير على إيقاعات الساعة البيولوجية (الشكل 2). ومع ذلك ، توضح هذه الأمثلة أن التلوث البشري يمكن أن يكون له عواقب على ضغوط الاختيار التي تعمل على إشارات من طرائق مختلفة.

5. توقع التأثير غير الخطي للتلوث الحسي متعدد الوسائط

هناك بيانات تجريبية محدودة توضح كيف أن مزيج الملوثات الحسية يغير سلوك وفسيولوجيا الحيوانات. هل الملوثات تعزز أو تخفف من تأثير بعضها البعض؟ ماذا يحدث عندما يتدخل أحد الملوثات الحسية في الكشف عن الإشارات أو الإشارات ، بينما يتسبب ملوث حسي آخر في إزعاج حيوان ما ، مما يزيد من مستويات إجهاده؟ نحن ندرك أن مثل هذه الأسئلة تتطلب اختبارًا مكثفًا للحيوانات في سلسلة من مجموعات التحفيز. على سبيل المثال ، ينتج عن الجمع الشامل بين الإشارات والإشارات ذات الصلة والملوثات غير ذات الصلة التي تصل من خلال نظامين حسيين 16 معالجة تجريبية مختلفة (على سبيل المثال الطريقة أ: إشارة (نعم / لا) × ملوث (نعم / لا) = 4 طريقة معالجة أ × ب = 16 علاجًا). ومع ذلك ، نأمل أن نكون قد قدمنا ​​الخلفية المفاهيمية لتشجيع الباحثين على البدء في معالجة بعض القضايا العالقة الأكثر إثارة للاهتمام.

(أ) الآثار الإضافية للتلوث الحسي متعدد الوسائط

على حد علمنا ، تناولت دراسة واحدة فقط مع السرطانات الناسك التلوث الحسي متعدد الوسائط ووجدت تلك الدراسة أن الاستجابة المضادة للحيوانات المفترسة تأثرت أكثر عندما تعرضت السرطانات لضوضاء القوارب وأضواء القوارب في وقت واحد [56]. يجب أن تهدف الدراسات المستقبلية إلى معالجة ما إذا كان مزيج الملوثات الحسية يمكن أن يكون له تأثيرات مضافة ، خطية أو غير خطية ، على سلوك الحيوان وعلم وظائف الأعضاء باستخدام تصميم عاملي كامل يتم فيه اختبار كل ملوث أيضًا على حدة.

(ب) آثار التعديل بين الملوثات الحسية

قد يكون للملوثات الحسية تأثير تعديل على بعضها البعض عبر مسارات متعددة (الشكل 1). قد لا يؤثر الملوث على السلوك عند تقديمه بشكل منفصل ، ولكن يمكن أن يعزز أو يقلل من التأثير السلوكي للملوث من طريقة أخرى. يمكن التوسط في تأثيرات التعديل هذه عبر مسار الغدد الصماء ، حيث تزيد الملوثات المعدلة من مستويات هرمون التوتر التي تزيد بالتالي من التأثير السلوكي للملوثات الأخرى. يتطلب فك تشابك طرق التعديل المختلفة مرة أخرى اختبار الحيوانات على مجموعة العوامل الكاملة من الإشارات والإشارات والملوثات الحسية.

(ج) التلوث الحسي متعدد الوسائط الناشئ

يتعلق أحد الأسئلة المعلقة الأكثر إثارة للاهتمام في هذا المجال بالآثار المحتملة للأنشطة البشرية التي تظهر فقط عندما يكون التلوث الحسي متعدد الوسائط. لن يتم العثور على أدلة على مثل هذه التأثيرات الخفية عند اختبار الملوثات الحسية بمعزل عن غيرها ، ولكن يمكن أن يكون لها تأثير كبير على أداء الحيوانات وفي النهاية على السكان أو حتى النظم البيئية بأكملها مع الأخذ في الاعتبار المستويات العالية المحتملة من التباين بين الملوثات الحسية.

7. الخاتمة والملاحظات الختامية

تمتلئ البيئة بمحفزات مختلفة في الأشكال المادية ، وقد طورت الحيوانات مجموعة متنوعة من الأنظمة الحسية لفهم هذا العالم متعدد الوسائط. وبالمثل ، لا يقتصر التلوث على طريقة معينة. نحن نجادل بأننا بحاجة إلى نهج متكامل متعدد الوسائط لتقدير التأثير البيئي الكامل للأنشطة البشرية على أداء الحيوان وإدراكه. لقد أوضحنا كيف يمكن أن تحدث المنبهات البشرية المنشأ من طرائق متعددة في الزمان والمكان ، وكيف نحتاج عبر الزمان والمكان إلى تقييم مفصل لمستويات التباين المتعدد الوسائط لتقييم التأثير المحتمل. لقد وصفنا التأثيرات أحادية الوسائط ومتعددة الوسائط والمتعددة الوسائط للملوثات الحسية على سلوك الحيوان وعلم وظائف الأعضاء ، ونجادل بأن التأثيرات المضافة يمكن أن تصبح معقدة بشكل متزايد. نحن نصف الاضطراب والتداخل الحسي ، باستخدام أمثلة من مجموعة واسعة من الأصناف والمجالات الحسية ونعتقد أن هذه المفاهيم قابلة للتطبيق على نطاق واسع في حالات أخرى. شهدت السنوات الأخيرة مجموعة واسعة من الأدبيات التي تناولت أهمية تعدد الوسائط في فهم البيئة الحسية لسلوك الحيوان. نضيف الآن التلوث الحسي لمفهوم تعددية الوسائط ، وبذلك نطرح عددًا من القضايا المعلقة والمثيرة للاهتمام والتي نعتقد أنها يجب أن تحظى باهتمام كبير في السنوات القادمة.


التكنولوجيا الحيوية ، البيولوجيا التركيبية هي مفاتيح البشر لاستعمار الكواكب الأخرى

على مدار الـ 12000 عام الماضية أو نحو ذلك ، أعادت الحضارة البشرية تشكيل سطح الأرض بشكل ملحوظ. لكن التغييرات على كوكبنا من المرجح أن تتضاءل بالمقارنة عندما يستقر البشر على الأجرام السماوية الأخرى. في حين أن العديد من التغييرات التي حدثت على الأرض على مر القرون كانت مرتبطة بإنتاج الغذاء ، عن طريق الزراعة ، فإن التغييرات في عوالم أخرى ستنتج ، ليس فقط من الحاجة إلى إنتاج الغذاء في الموقع ، ولكن أيضًا لجميع المواد الاستهلاكية الأخرى ، بما في ذلك هواء.

على الرغم من أهمية البيولوجيا التركيبية في الرحلات التجريبية المبكرة إلى المريخ ورحلات الاستكشاف ، فسيصبح من الضروري إنشاء وجود بشري طويل الأمد خارج الأرض ، أي الاستعمار. هذا & # 8217s لأننا & # 8217 قد تطورنا على مدى مليارات السنين لنزدهر على وجه التحديد في البيئات التي يوفرها كوكبنا الأصلي.

علم وظائف الأعضاء لدينا مناسب تمامًا لجاذبية الأرض وجوها الغني بالأكسجين. نعتمد أيضًا على المجال المغناطيسي للأرض & # 8217s لحمايتنا من الإشعاع المكثف في الفضاء على شكل جسيمات مشحونة. وبالمقارنة ، لا يوجد لدى المريخ حاليًا مجال مغناطيسي لاحتجاز إشعاع الجسيمات ، كما أن الغلاف الجوي رقيق جدًا لدرجة أن أي حماية ضد أنواع أخرى من الإشعاع الفضائي لا يكاد يذكر مقارنة بالحماية التي يوفرها الغلاف الجوي للأرض. على سطح المريخ ، لا يتجاوز الضغط الجوي أبدًا 7 مليبار. هذا & # 8217s مثل الأرض على ارتفاع حوالي 27000 م (89000 قدم) ، وهو ما يقرب من حافة الفضاء. و # 8217s ليس مثل القمر هو خيار أفضل بالنسبة لنا لأنه ليس له غلاف جوي على الإطلاق.

العيش خارج الأرض: إنشاء بيئات شبيهة بالأرض بعيدًا عن الأرض

سيتطلب العيش في أي مكان في نظامنا الشمسي خارج الأرض نفس مستوى الحماية الذي يحتاجه رائد الفضاء أثناء سيره في الفضاء. يجب توفير بيئة صديقة للإنسان للحفاظ على الحياة ، ومن أجل الوجود البشري على المدى الطويل ، يجب أن تكون البيئة مستدامة. على عكس الرحلات القصيرة إلى مدار أرضي منخفض ، أو زيارات قصيرة إلى القمر ، لن يتمكن المستعمرون الفضائيون من الاعتماد على شحنات الهواء والماء والغذاء من الأرض بدلاً من ذلك ، سيتعين عليهم العيش على الأرض. سيتعين عليهم إنشاء بيئات شبيهة بالأرض باستخدام المواد الاستهلاكية المشتقة من المواد المحلية وإعادة تدويرها بالطريقة التي يتجدد بها الهواء والماء والأشياء التي نأكلها في عالمنا المنزلي.

يعد الافتقار إلى التكنولوجيا لأنظمة دعم الحياة المستدامة من العوامل الرئيسية الكامنة وراء النقد الموجه لاستكشاف الإنسان للفضاء. وهو ليس العامل الوحيد. هناك & # 8217s أيضًا التكلفة العالية لرحلات الفضاء البشرية والمخاطر الكبيرة على حياة الإنسان. في مقابل التقدم المذهل في أجهزة الكمبيوتر والروبوتات وتكنولوجيا النانو ، تبدو حجة إرسال رواد فضاء لاستكشاف الفضاء بدلاً من مجسات الروبوت ضعيفة ، إلا عند إضافة مشكلة أخرى إلى المعادلة: التأمين ضد الانقراض ضد الكوارث التي تحدث على مستوى الكوكب والتي تسببها الطبيعة ، أو بإهمالنا.

في كتاب نُشر حديثًا ، وهو مأخوذ عن مستقبل الإنسان ورحلات الفضاء ، يتبنى لويس فريدمان ، خبير سياسة الفضاء ومهندس الملاحة الفضائية ، كلاً من المنظور المؤيد للإنسان والمؤيد للروبوت. لقد فعل ذلك بالقول إن هناك حاجة للاستعمار خارج العالم ، وبالتالي سيتم إنجازه قريبًا ، لضمان بقاء البشرية على المدى الطويل ، مع وجود المريخ كموقع مختار لمنزلنا الثاني. ولكن عندما يتعلق الأمر بالاستكشاف على عمق أكبر في الفضاء ، يعتقد فريدمان أننا & # 8217 سنختار ترك هذه المهمة لمبعوثينا الآليين. السبب الذي أوضحه في مقابلة مع هذا الكاتب من أجل اكتشف مجلة، هل هذه التكنولوجيا - بما في ذلك التكنولوجيا الحيوية التي ستمكّن من تحميل التجارب المرئية والصوتية وغيرها من التجارب الحسية لمستكشف الروبوتات لدينا إلى الدماغ البشري - ستجعل السفر الافتراضي إلى مواقع بعيدة أفضل من الشيء الحقيقي ، فلماذا نضع جسم الإنسان الهش في مخاطرة كبيرة؟

قد يكون مقدار المخاطر المقبولة مسألة رأي ، ولكن بالإضافة إلى إجراء تجربة استكشاف الفضاء الافتراضي ، يمكن أن تقلل التكنولوجيا الحيوية أيضًا من المخاطر التي يتعرض لها البشر الذين يختارون السفر عبر الفضاء جسديًا. في ورقة جديدة نشرت الخطوط العريضة في مجلة الجمعية الملكية، بجامعة كاليفورنيا ، اقترح مهندس الفضاء في بيركلي وباحث البيولوجيا التركيبية ، أمور مينيزيس ، ستة تحديات رئيسية لتأسيس وجود بشري في الفضاء يمكن معالجتها بالبيولوجيا التركيبية.

البيولوجيا التركيبية وتحديات استعمار الفضاء

أوضح مينيزيس وزملاؤه أن التحدي الأول هو استخدام الموارد. على عكس الحجاج على شواطئ أمريكا ، لن يتمكن المستعمرون الأوائل على القمر أو المريخ من الحصول على عشاءهم من خلال الذهاب للصيد ، لكن يمكنهم تحويل التراب القمري أو المريخي إلى التربة لزراعة النباتات. يحتوي القمر على ماء على شكل جليد يمكن أن يذوب ، ويحتوي كل من الماء والصخور القمرية على الأكسجين الذي يمكن استخراجه من خلال التفاعلات الكهروكيميائية. بدلاً من التخلص من ثاني أكسيد الكربون الذي يزفره البشر كما يحدث في المركبات الفضائية ، يمكن للمستعمرين استخدام غاز النفايات كمصدر للكربون لصنع الطعام. لدينا بالفعل كائنات حية تفعل ذلك. وهي تشمل النباتات والبكتيريا الضوئية ، لكن الهندسة الوراثية جعلت عملية تثبيت الكربون لإنتاج الغذاء أكثر كفاءة ، ويمكن تعديل التعديل في المستقبل لجعل التمثيل الضوئي الأمثل للأوساخ وبيئات القمر والمريخ. بالإضافة إلى إنتاج الغذاء ، يمكن أيضًا تصميم الكائنات الحية لتحويل المواد المريخية والقمرية إلى وقود يمكن استخدامه للصواريخ ، وفي النهاية يمكن استخدام الكائنات الحية لمعالجة النفايات.

بالإضافة إلى استخدام الموارد المشتقة محليًا ، سيحتاج المستعمرون في الفضاء إلى الانخراط في عمليات تصنيع ضخمة. يعتقد مينيزيس أنه يمكن هندسة الكائنات الحية لإنتاج الأسمنت الحيوي والبوليمرات الحيوية والمواد اللاصقة ومواد البناء الأخرى. عن طريق إعادة تدوير الهواء والماء. معالجة النفايات الصلبة ، وإنتاج الغذاء ، يمكن للكائنات المعدلة وراثيًا أن تلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في أنظمة دعم الحياة ، والتي تعتبرها الورقة التحدي الثالث لوجود الإنسان على المدى الطويل في الفضاء.

أما التحدي الرابع فيناقش الباحثون طب الفضاء وتطبيقات صحة الإنسان. تشمل الأمثلة على كيفية مساعدة الهندسة الوراثية في هذا المجال التوليف في الموقع للأدوية ، وهي قدرة ستكون حيوية للمستعمرات ، لأن الأدوية معرضة للإشعاع ، مما يجعل احتمال نقل الأدوية من الأرض غير جذاب. في الوقت نفسه ، يمكن أيضًا تطوير الكائنات الحية المعدلة لإنشاء ملابس مقاومة للإشعاع ومواد أخرى من التدريع الحيوي.

علم التحكم الآلي في الفضاء هو التحدي الخامس. لأسباب مشابهة لمسألة تصنيع الأدوية ، سيكون المستعمرون الفضائيون أفضل حالًا في صنع إلكترونياتهم الخاصة بدلاً من الاعتماد على الإلكترونيات التي يتم شحنها من الأرض ، وقد تكون أساليب التخليق الحيوي هي التكتيك الصحيح.

التحدي الأخير ، الذي يعترف مينيزيس والفريق بأنه الأصعب ، يسمى الاستصلاح. سواء كنت على سطح القمر أو المريخ أو حتى على كويكب ، فإن العيش داخل وحدة مضغوطة لن يكون مرضيًا لأكثر من نوبة قصيرة. بالنسبة للإقامة على المدى الطويل ، سيحتاج البشر إلى بيئات تبدو طبيعية وتشعر بها ، مع الكثير من الأشجار والحدائق والأنهار والجداول من أجل الازدهار.

تسمى عملية تحويل كوكب بأكمله مثل المريخ أو الزهرة إلى عالم به جو يسمح بمرور الهواء ودرجة حرارة مريحة بالتصليح. يعتقد العلماء أنه يمكن أن يكون ذلك ممكنًا من الناحية الفنية ، لكن إعادة تشكيل عالم شبيه بالمريخ بأكمله قد يستغرق قرونًا وربما آلاف السنين. لهذا السبب ، يفكر مؤيدو استعمار الفضاء أيضًا في هدف أقل طموحًا يُعرف باسم paraterraforming ، وهو في الأساس استصلاح ولكن في منطقة محدودة من عالم آخر. على سطح القمر ، على سبيل المثال ، يمكن إغلاق فوهة بركان كبيرة ، مثل فوهة شاكلتون التي يبلغ عرضها 21 كيلومترًا على القطب الجنوبي للقمر ورقم 8217 ، بقبة ويمكن إعادة تشكيل البيئة الداخلية في غضون سنوات قليلة فقط. على كوكب المريخ ، يمكن إغلاق الكهوف وتهيئتها ، في حين يمكن تجويف كويكب صغير ، وإعادة تشكيله من الداخل وحتى تدويره لخلق جاذبية مكافئة للأرض. في كل هذه الحالات ، ستكون الكائنات الحية المهندسة مفتاحًا لعملية التشوه. كما هو الحال على الأرض ، سيكون النجاح أكثر احتمالا لأولئك الذين يرغبون في البدء على نطاق صغير ، وخلق بيئة شبيهة بالأرض على نطاق صغير من شأنه أن يثبت أنه ، في المستقبل ، يمكن تحقيقه أيضًا على نطاق كوكبي.

إذا كان الهدف هو الوجود البشري طويل الأمد في عوالم أخرى ، فإن الكائنات المعدلة وراثيًا هي المفتاح. إذا كان هذا هو الحال ، وإذا قررنا أن التأمين ضد الانقراض منطقي ، فهذا يعني أن بقاء الإنسان نفسه يعتمد على التطوير المستمر للتكنولوجيا الحيوية.

David Warmflash هو عالم فلك وطبيب وكاتب علوم. تابعCosmicEvolution لقراءة ما يقوله على Twitter.


مقدمة

كانت فكرة إدخال التوقيت الصيفي (DST) جذابة في وقت استخدام الشموع ومصابيح الغاز ، حيث أتاحت للعمال استخدام ضوء الشمس لفترة أطول أثناء ساعات العمل بالإضافة إلى توفير طاقة أصحاب العمل للإضاءة. لقد تغير الكثير منذ ذلك الحين. اليوم ، يتوافق جزء صغير فقط من نفقات الكهرباء مع إنتاج الضوء بعد غروب الشمس (في الولايات المتحدة ، حوالي ستة بالمائة في القطاع السكني وثمانية بالمائة في القطاع الصناعي) [1]. ومع ذلك ، فإن أكثر من ربع سكان العالم يتعرضون لنوبة التوقيت الصيفي مرتين في السنة ، مما يؤدي إلى تعطيل العمل البشري والجداول الزمنية للراحة وربما إيقاعات الساعة اليومية [2]. لقد ثبت أن تحولات التوقيت الصيفي لها تأثير قابل للقياس على استهلاك الطاقة الكهربائية ، وإن لم يكن بالضرورة في الاتجاه المقصود [3،4]. أظهرت الدراسات السابقة أن تحول التوقيت الصيفي الربيعي يسبب تغيرات ملحوظة في السلوك البشري من حيث وقت الاستيقاظ واليقظة الذاتية المبلغ عنها ، [5] زيادة كبيرة في حوادث المرور المميتة (تصل إلى 30 بالمائة في يوم بدء التوقيت الصيفي) ، [6] ارتفاع قصير المدى في إصابات مكان العمل (5.7 بالمائة بعد نوبة التوقيت الصيفي الربيعي حيث ينام الموظفون 40 دقيقة أقل في المتوسط) ، [7] ومعدلات مرتفعة من احتشاء عضلة القلب الحاد (زيادة بنحو 3.9 بالمائة) [8] . ذكرت الدراسة الموصوفة في [6] و [9] نتائج متضاربة فيما يتعلق بما إذا كانت نوبات التوقيت الصيفي مرتبطة بوقوع الحوادث. وجدت الدراسة الموضحة في [10] زيادة في زيارات قسم الطوارئ المتعلقة بالصحة العقلية والسلوكية في مواسم معينة ، لكنها لم تحصل على نتائج قاطعة حول ما إذا كان يمكن ربطها بنوبات التوقيت الصيفي.

لقد تم إحراز تقدم ملحوظ في العقد الماضي نحو فهم علم الأعصاب لدورات النوم والاستيقاظ وإيقاعات الساعة البيولوجية ، وكيف تؤثر على سلوكنا [11]. على الرغم من هذه التطورات ، لا تزال هناك فجوات كبيرة في معرفتنا بكيفية تفاعل التغييرات في الساعة الاجتماعية (تحولات التوقيت الصيفي) مع الساعة البيولوجية للجسم والتأثير على صحة الإنسان. حثت الدراسات الحديثة على إجراء تحقيقات في الآثار السريرية لتحولات التوقيت الصيفي على صحة الإنسان [12 ، 13].

يمثل تحول التوقيت الصيفي تجربة تعرض طبيعية تتيح لنا فرصة فريدة لربط النتائج الصحية بحدث خارجي على مستوى الولاية في الولايات المتحدة والسويد. فحصت التحليلات السابقة لتأثيرات تحول التوقيت الصيفي نموذجيًا حالة طبية واحدة لكل دراسة ، غالبًا مع نتائج متضاربة أو غير حاسمة [6،9،10]. بالإضافة إلى ذلك ، اعتمدت هذه الدراسات غالبًا على مجموعات بيانات صغيرة خاصة بالأمراض مع آلاف الملاحظات من بلد واحد أو مستشفى واحد ، مما يجعل من المستحيل إجراء فحص على نطاق الظاهرة. في هذه الدراسة ، استخدمنا السجلات الصحية الإلكترونية (EHRs) لمئات الملايين من الأشخاص في بلدين ، لغرض: (1) فحص ديناميكيات مخاطر الأمراض الزمنية فيما يتعلق بتحولات التوقيت الصيفي ، و (2) تحديد تلك. الطبقات السكانية التي تظهر تغيرات صحية مرتبطة باضطراب الجدول الزمني المرتبط بالتوقيت الصيفي.


كيف يمكن الحد من التعرض للتلوث الضوئي

لقد مر اختفاء سمائنا الليلية دون أن يلاحظه أحد إلى حد كبير لأن السكان المقيمين في المدن بشكل متزايد لم تتح لهم الفرصة أبدًا لمشاهدة سماء الليل البكر. تعمل المنظمات الناشطة ، مثل International Dark Sky Association ، على الحفاظ على السماء المظلمة ، بالإضافة إلى الشراكة مع المدن والبلديات لتقليل التلوث الضوئي الناتج عن الضوء الكهربائي وتحسين كفاءة الطاقة. الخبر السار هو أن التلوث الضوئي قابل للعكس. لقد أحدثت قوانين المدينة والجهود المجتمعية النشطة آثارًا كبيرة في الحد من التلوث الضوئي في الهواء الطلق والحفاظ على سماء الليل.

كانت هناك أيضًا دعوة متزايدة لتقليل الاضطراب اليومي الناتج عن تسلل الضوء عبر الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر والضوء الاصطناعي الداخلي. تشمل الخطوات التي يمكننا اتخاذها لتقليل تأثيرات التلوث الضوئي لدينا: تحويل المصابيح الكهربائية إلى المصابيح ذات الألوان الدافئة أو مصابيح LED ، وبذل جهود نشطة لإيقاف الإضاءة الداخلية أو الخارجية غير الضرورية ، وحماية أعيننا من الضوء الأزرق باستخدام نظارات الضوء الأزرق والشاشة. حماة. لا تعمل هذه الجهود على تحسين جودة السماء ليلاً فحسب ، بل تمنع النتائج الصحية السلبية المرتبطة بزيادة التعرض للضوء الداخلي أو الخارجي.

سامانثا تريسي طالبة ماجستير في العلوم في الصحة البيئية في كلية هارفارد للصحة العامة. ينصب تركيزها على تقييم التعرض البيئي.

وي وو طالبة دراسات عليا في برنامج دراسات التصميم في كلية الدراسات العليا للتصميم بجامعة هارفارد. تركيزها هو الفن والتصميم والملك العام.

صورة الغلاف: & # 8220A Night View Of Jaffna Street & # 8221 by Muthulingam Tamilnilavan مرخص بموجب CC BY-SA 4.0.


محتويات

تختلف العديد من الظروف البيئية التي يمر بها البشر أثناء رحلات الفضاء اختلافًا كبيرًا عن تلك التي تطور فيها البشر ، ومع ذلك ، فإن التكنولوجيا مثل تلك التي توفرها مركبة الفضاء أو بدلة الفضاء قادرة على حماية الناس من أقسى الظروف. تتم تلبية الاحتياجات الفورية للهواء القابل للتنفس ومياه الشرب من خلال نظام دعم الحياة ، وهو مجموعة من الأجهزة التي تسمح للبشر بالبقاء على قيد الحياة في الفضاء الخارجي. [12] يوفر نظام دعم الحياة الهواء والماء والغذاء. كما يجب أن تحافظ على درجة الحرارة والضغط ضمن الحدود المقبولة وأن تتعامل مع فضلات الجسم. من الضروري أيضًا الحماية من التأثيرات الخارجية الضارة مثل الإشعاع والنيازك الدقيقة.

يصعب التخفيف من بعض المخاطر ، مثل انعدام الوزن ، الذي يُعرَّف أيضًا على أنه بيئة الجاذبية الصغرى. يؤثر العيش في هذا النوع من البيئة على الجسم بثلاث طرق مهمة: فقدان الحس العميق ، والتغيرات في توزيع السوائل ، وتدهور الجهاز العضلي الهيكلي.

في 2 نوفمبر 2017 ، أفاد العلماء أنه تم العثور على تغييرات كبيرة في موقع وبنية الدماغ لدى رواد الفضاء الذين قاموا برحلات في الفضاء ، بناءً على دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي. ارتبط رواد الفضاء الذين قاموا برحلات فضائية أطول بتغيرات دماغية أكبر. [13] [14]

في أكتوبر 2018 ، وجد باحثون ممولون من وكالة ناسا أن الرحلات الطويلة إلى الفضاء الخارجي ، بما في ذلك السفر إلى كوكب المريخ ، قد تلحق أضرارًا كبيرة بأنسجة الجهاز الهضمي لرواد الفضاء. تدعم الدراسات العمل السابق الذي وجد أن مثل هذه الرحلات يمكن أن تلحق أضرارًا كبيرة بأدمغة رواد الفضاء ، وتؤدي إلى تقدمهم في السن قبل الأوان. [15]

في مارس 2019 ، أفادت وكالة ناسا أن الفيروسات الكامنة في البشر قد يتم تنشيطها أثناء مهمات الفضاء ، مما قد يضيف المزيد من المخاطر على رواد الفضاء في بعثات الفضاء السحيق المستقبلية. [16]

تحرير البحث

طب الفضاء هو ممارسة طبية متطورة تدرس صحة رواد الفضاء الذين يعيشون في الفضاء الخارجي. الغرض الرئيسي من هذا السعي الأكاديمي هو اكتشاف مدى جودة ومدة بقاء الناس في الظروف القاسية في الفضاء ، ومدى السرعة التي يمكنهم بها إعادة التكيف مع بيئة الأرض بعد عودتهم من الفضاء. يسعى طب الفضاء أيضًا إلى تطوير تدابير وقائية وملطفة لتخفيف المعاناة التي يسببها العيش في بيئة لا يتكيف معها البشر بشكل جيد.

الصعود والعودة تحرير

أثناء الإقلاع والعودة إلى الفضاء ، يمكن للمسافرين تجربة الجاذبية الطبيعية عدة مرات. يمكن لأي شخص غير مدرب أن يتحمل عادة حوالي 3 جرام ، ولكن يمكن أن ينقطع عند 4 إلى 6 جرام. من الصعب تحمل قوة التسارع في الاتجاه الرأسي من القوة المتعامدة على العمود الفقري لأن الدم يتدفق بعيدًا عن الدماغ والعينين. أولاً ، يعاني الشخص من فقدان مؤقت للرؤية ثم يفقد وعيه عند قوى التسارع الأعلى. يمكن أن يخفف تمرين القوة G والبدلة G التي تقيد الجسم للحفاظ على المزيد من الدم في الرأس من التأثيرات. تم تصميم معظم المركبات الفضائية للحفاظ على قوى التسارع ضمن حدود مريحة.

بيئات الفضاء تحرير

بيئة الفضاء قاتلة بدون حماية مناسبة: ينشأ التهديد الأكبر في فراغ الفضاء من نقص الأكسجين والضغط ، على الرغم من أن درجة الحرارة والإشعاع يشكلان أيضًا مخاطر. يمكن أن تؤدي تأثيرات التعرض للفضاء إلى الغموض ونقص الأكسجة ونقص الأرق ومرض تخفيف الضغط. بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضًا طفرة خلوية وتدمير من فوتونات عالية الطاقة وجزيئات دون ذرية موجودة في المناطق المحيطة. [17] يعد تخفيف الضغط مصدر قلق خطير أثناء الأنشطة خارج المركبات (EVAs) لرواد الفضاء. [18] تأخذ تصميمات الاتحاد النقدي الأوروبي الحالية هذه المشكلة وغيرها في الاعتبار ، وقد تطورت بمرور الوقت. [19] [20] كان التحدي الرئيسي هو المصالح المتنافسة المتمثلة في زيادة تنقل رواد الفضاء (والذي يتم تقليله بواسطة وحدات EMU ذات الضغط العالي ، على غرار صعوبة تشويه البالون المتضخم بالنسبة إلى البالون المنكمش) وتقليل مخاطر تخفيف الضغط. درس المحققون [21] الضغط على وحدة رأس منفصلة لضغط المقصورة العادي 71 كيلو باسكال (10.3 رطل لكل بوصة مربعة) بدلاً من ضغط وحدة التحكم الإلكترونية بالكامل الحالي البالغ 29.6 كيلو باسكال (4.3 رطل لكل بوصة مربعة). [20] [22] في مثل هذا التصميم ، يمكن تحقيق ضغط الجذع ميكانيكيًا ، وتجنب تقليل الحركة المرتبط بالضغط الهوائي. [21]

تحرير الفراغ

يتكيف علم وظائف الأعضاء البشري مع العيش داخل الغلاف الجوي للأرض ، وهناك حاجة إلى كمية معينة من الأكسجين في الهواء الذي نتنفسه. إذا لم يحصل الجسم على كمية كافية من الأكسجين ، فإن رائد الفضاء معرض لخطر فقدان الوعي والموت بسبب نقص الأكسجة. في فراغ الفضاء ، يستمر تبادل الغازات في الرئتين كالمعتاد ولكنه يؤدي إلى إزالة جميع الغازات ، بما في ذلك الأكسجين ، من مجرى الدم. بعد 9 إلى 12 ثانية ، يصل الدم غير المؤكسج إلى الدماغ ، ويؤدي إلى فقدان الوعي. [23] من غير المحتمل أن يسبب التعرض للفراغ لمدة تصل إلى 30 ثانية ضررًا ماديًا دائمًا. [24] أظهرت التجارب التي أجريت على الحيوانات أن التعافي السريع والكامل أمر طبيعي للتعرضات التي تقل عن 90 ثانية ، في حين أن التعرض الطويل لكامل الجسم يكون قاتلاً ولم ينجح الإنعاش أبدًا. [25] [26] لا يوجد سوى كمية محدودة من البيانات المتاحة من الحوادث البشرية ، ولكنها متوافقة مع البيانات الحيوانية. قد تتعرض الأطراف لفترة أطول إذا لم يضعف التنفس. [27]

في كانون الأول (ديسمبر) 1966 ، شارك مهندس الفضاء وموضوع الاختبار جيم ليبلانك من ناسا في اختبار لمعرفة مدى جودة أداء نموذج البدلة الفضائية المضغوطة في ظروف الفراغ. لمحاكاة تأثيرات الفضاء ، قامت ناسا ببناء غرفة تفريغ ضخمة يمكن من خلالها ضخ كل الهواء. [28] في مرحلة ما أثناء الاختبار ، تم فصل خرطوم الضغط الخاص بـ LeBlanc عن بدلة الفضاء. [29] على الرغم من أن هذا تسبب في انخفاض ضغط بدلته من 3.8 رطل لكل بوصة مربعة (26.2 كيلو باسكال) إلى 0.1 رطل لكل بوصة مربعة (0.7 كيلو باسكال) في أقل من 10 ثوانٍ ، ظل ليبلانك واعيًا لمدة 14 ثانية تقريبًا قبل أن يفقد وعيه بسبب نقص الأكسجة. يتسبب الجسم في إزالة الأكسجين السريع من الدم. يتذكر ليبلانك: "عندما تعثرت للخلف ، شعرت أن اللعاب على لساني بدأ يتدفق قبل أن أفقد الوعي وهذا آخر شيء أتذكره". [30] تم ضغط الغرفة بسرعة وتم إعطاء LeBlanc الأكسجين في حالات الطوارئ بعد 25 ثانية. تعافى على الفور تقريبًا مع وجع في الأذن وبدون ضرر دائم. [31] [32]

تأثير آخر من الفراغ هو حالة تسمى الغموض والتي تنتج عن تكوين فقاعات في سوائل الجسم بسبب انخفاض الضغط المحيط ، وقد يؤدي البخار إلى انتفاخ الجسم إلى ضعف حجمه الطبيعي وبطء الدورة الدموية ، لكن الأنسجة مرنة ومسامية بدرجة كافية لمنعها تمزق. [33] من الناحية الفنية ، يُعتقد أن الغموض يبدأ عند ارتفاع حوالي 19 كيلومترًا (12 ميلًا) أو ضغوطًا أقل من 6.3 كيلو باسكال (47 ملم زئبق) ، [34] المعروف باسم حد أرمسترونج. [17] كشفت التجارب التي أجريت على حيوانات أخرى عن مجموعة من الأعراض التي يمكن أن تنطبق أيضًا على البشر. أقلها شدة هو تجميد إفرازات الجسم بسبب التبريد التبخيري. الأعراض الشديدة ، مثل فقدان الأكسجين في الأنسجة ، متبوعًا بفشل الدورة الدموية والشلل الرخو قد تحدث في حوالي 30 ثانية. [17] تنهار الرئتان أيضًا في هذه العملية ، لكنهما ستستمران في إطلاق بخار الماء مما يؤدي إلى التبريد وتكوين الجليد في الجهاز التنفسي. [17] التقدير التقريبي هو أن الإنسان سيكون لديه حوالي 90 ثانية لإعادة ضغطه ، وبعد ذلك قد يكون الموت أمرًا لا مفر منه. [33] [35] يمكن تقليل التورم الناتج عن الغموض عن طريق الاحتواء ببدلة الطيران الضرورية لمنع الغموض الذي يزيد عن 19 كم. [27] خلال برنامج المكوك الفضائي ، ارتدى رواد الفضاء ثيابًا مرنة مُركبة تسمى بدلة حماية ارتفاع الطاقم (CAPS) والتي تمنع الانفعال عند ضغوط منخفضة تصل إلى 2 كيلو باسكال (15 ملم زئبق). [36]

البشر الوحيدون المعروفون بموتهم بسبب التعرض للفراغ في الفضاء هم أفراد الطاقم الثلاثة سويوز 11 المركبة الفضائية فلاديسلاف فولكوف وجورجي دوبروفولسكي وفيكتور باتساييف. أثناء الاستعدادات للعودة من المدار في 30 يونيو 1971 ، تم فتح صمام موازنة الضغط في وحدة هبوط المركبة الفضائية بشكل غير متوقع على ارتفاع 168 كيلومترًا (551000 قدم) ، مما تسبب في انخفاض الضغط السريع وموت الطاقم بأكمله لاحقًا. [37] [38]

تحرير درجة الحرارة

في الفراغ ، لا توجد وسيلة لإزالة الحرارة من الجسم عن طريق التوصيل أو الحمل الحراري. يحدث فقدان الحرارة عن طريق الإشعاع من درجة حرارة 310 كلفن للإنسان إلى 3 كلفن من الفضاء الخارجي. هذه عملية بطيئة ، خاصة عند الشخص الملبس ، لذلك لا يوجد خطر من التجمد الفوري. [39] قد يؤدي التبريد التبخيري السريع لرطوبة الجلد في الفراغ إلى حدوث صقيع ، خاصة في الفم ، ولكن هذا ليس خطرًا كبيرًا.

قد يؤدي التعرض للإشعاع المكثف لأشعة الشمس المباشرة غير المفلترة إلى تسخين موضعي ، على الرغم من أنه من المرجح أن يتم توزيعه جيدًا عن طريق توصيل الجسم والدورة الدموية. ومع ذلك ، قد تسبب الإشعاعات الشمسية الأخرى ، وخاصة الأشعة فوق البنفسجية ، حروق الشمس الشديدة.

تحرير الإشعاع

بدون حماية الغلاف الجوي للأرض والغلاف المغناطيسي ، يتعرض رواد الفضاء لمستويات عالية من الإشعاع. مستويات عالية من الإشعاع تتلف الخلايا الليمفاوية ، والخلايا التي تشارك بشكل كبير في الحفاظ على جهاز المناعة ، ويساهم هذا الضرر في انخفاض المناعة التي يعاني منها رواد الفضاء. كما تم مؤخرًا ربط الإشعاع بارتفاع نسبة إعتام عدسة العين لدى رواد الفضاء. خارج نطاق حماية المدار الأرضي المنخفض ، تمثل الأشعة الكونية المجرية مزيدًا من التحديات لرحلات الفضاء البشرية ، [43] حيث أن الخطر الصحي من الأشعة الكونية يزيد بشكل كبير من فرص الإصابة بالسرطان على مدى عقد أو أكثر من التعرض. [44] أفادت دراسة مدعومة من وكالة ناسا أن الإشعاع قد يضر دماغ رواد الفضاء ويسرع من ظهور مرض الزهايمر. [45] [46] [47] [48] أحداث التوهج الشمسي (رغم ندرتها) يمكن أن تعطي جرعة إشعاعية قاتلة في دقائق. يُعتقد أن الدروع الواقية والعقاقير الوقائية قد تقلل في النهاية من المخاطر إلى مستوى مقبول. [49]

الطاقم الذي يعيش في محطة الفضاء الدولية (ISS) محمي جزئيًا من بيئة الفضاء بواسطة المجال المغناطيسي للأرض ، حيث ينحرف الغلاف المغناطيسي عن الرياح الشمسية حول الأرض ومحطة الفضاء الدولية. ومع ذلك ، فإن التوهجات الشمسية قوية بما يكفي لتشوه واختراق الدفاعات المغناطيسية ، وبالتالي فهي لا تزال تشكل خطراً على الطاقم. اتخذ طاقم الرحلة 10 مأوى كإجراء احترازي في عام 2005 في جزء محمي بدرجة أكبر من المحطة المصممة لهذا الغرض. [50] [51] ومع ذلك ، بخلاف الحماية المحدودة للغلاف المغناطيسي للأرض ، فإن البعثات البشرية بين الكواكب أكثر عرضة للخطر. درس لورنس تاونسند من جامعة تينيسي وآخرون أقوى توهج شمسي تم تسجيله على الإطلاق. جرعات الإشعاع التي سيتلقاها رواد الفضاء من وهج بهذا الحجم يمكن أن تسبب مرض إشعاعي حاد وربما الموت. [52]

هناك قلق علمي من أن الرحلات الفضائية الممتدة قد تبطئ قدرة الجسم على حماية نفسه من الأمراض. [53] يمكن للإشعاع أن يخترق الأنسجة الحية ويسبب ضررًا قصير المدى وطويل الأمد للخلايا الجذعية لنخاع العظم التي تخلق الدم والجهاز المناعي.على وجه الخصوص ، يسبب "انحرافات صبغية" في الخلايا الليمفاوية. نظرًا لأن هذه الخلايا مركزية في الجهاز المناعي ، فإن أي ضرر يضعف الجهاز المناعي ، مما يعني أنه بالإضافة إلى زيادة التعرض للتعرضات الجديدة ، تصبح الفيروسات الموجودة بالفعل في الجسم - والتي يتم قمعها عادةً - نشطة. في الفضاء ، تكون الخلايا التائية (نوع من الخلايا الليمفاوية) أقل قدرة على التكاثر بشكل صحيح ، والخلايا التائية التي تتكاثر تكون أقل قدرة على محاربة العدوى. مع مرور الوقت ، يؤدي نقص المناعة إلى الانتشار السريع للعدوى بين أفراد الطاقم ، وخاصة في المناطق المحصورة في أنظمة الرحلات الفضائية.

في 31 مايو 2013 ، أفاد علماء ناسا أن مهمة بشرية محتملة إلى المريخ [54] قد تنطوي على مخاطر إشعاع كبيرة بناءً على كمية إشعاع الجسيمات النشطة التي اكتشفها RAD في مختبر علوم المريخ أثناء السفر من الأرض إلى المريخ في عام 2011 - 2012. [40] [41] [42]

في سبتمبر 2017 ، أفادت وكالة ناسا أن مستويات الإشعاع على سطح كوكب المريخ تضاعفت مؤقتًا ، وارتبطت بشفق قطبي أكثر سطوعًا بمقدار 25 مرة من أي شفق تم رصده سابقًا ، بسبب عاصفة شمسية ضخمة وغير متوقعة في منتصف الشهر. . [55]

تحرير الوزن

بعد ظهور المحطات الفضائية التي يمكن أن تسكن لفترات طويلة من الزمن ، ثبت أن التعرض لانعدام الوزن له بعض الآثار الضارة على صحة الإنسان. يتكيف البشر جيدًا مع الظروف الفيزيائية على سطح الأرض ، وبالتالي استجابة لانعدام الوزن ، تبدأ الأنظمة الفسيولوجية المختلفة في التغيير ، وفي بعض الحالات ، الضمور. على الرغم من أن هذه التغييرات عادة ما تكون مؤقتة ، إلا أن بعضها لها تأثير طويل المدى على صحة الإنسان.

يؤدي التعرض قصير المدى للجاذبية الصغرى إلى متلازمة التكيف مع الفضاء ، والغثيان الذاتي الناجم عن اضطراب الجهاز الدهليزي. يتسبب التعرض طويل الأمد في مشاكل صحية متعددة ، من أهمها فقدان كتلة العظام والعضلات. بمرور الوقت ، يمكن أن تؤدي تأثيرات إزالة التكييف هذه إلى إضعاف أداء رواد الفضاء ، وزيادة مخاطر إصابتهم ، وتقليل قدرتهم الهوائية ، وإبطاء نظام القلب والأوعية الدموية لديهم. [56] نظرًا لأن جسم الإنسان يتكون في الغالب من السوائل ، فإن الجاذبية تميل إلى إجبارها على الدخول إلى النصف السفلي من الجسم ، ولدى أجسامنا العديد من الأنظمة لتحقيق التوازن في هذا الوضع. عند إطلاقها من قوة الجاذبية ، تستمر هذه الأنظمة في العمل ، مما يتسبب في إعادة توزيع عام للسوائل في النصف العلوي من الجسم. هذا هو سبب "الانتفاخ" ذي الوجه المستدير الذي يظهر عند رواد الفضاء. [49] [57] تؤدي إعادة توزيع السوائل حول الجسم نفسه إلى حدوث اضطرابات في التوازن وتشوه الرؤية وفقدان حاسة التذوق والشم.

وجدت تجربة مكوك الفضاء عام 2006 ذلك السالمونيلا تيفيموريوم، وهي بكتيريا يمكن أن تسبب التسمم الغذائي ، تصبح أكثر ضراوة عند زراعتها في الفضاء. [58] في 29 أبريل 2013 ، أفاد علماء في معهد Rensselaer Polytechnic ، بتمويل من وكالة ناسا ، أنه أثناء رحلات الفضاء في محطة الفضاء الدولية ، يبدو أن الميكروبات تتكيف مع بيئة الفضاء بطرق "لم يتم ملاحظتها على الأرض" وبطرق "يمكن أن يؤدي إلى زيادة في النمو والضراوة". [59] في الآونة الأخيرة ، في عام 2017 ، تم العثور على البكتيريا لتكون أكثر مقاومة للمضادات الحيوية وتزدهر في الفضاء القريب من انعدام الوزن. [60] وقد لوحظ أن الكائنات الحية الدقيقة تعيش في فراغ الفضاء الخارجي. [61] [62]

تعديل دوار الحركة

تُعرف المشكلة الأكثر شيوعًا التي يواجهها البشر في الساعات الأولى من انعدام الوزن باسم متلازمة التكيف مع الفضاء أو SAS ، والتي يشار إليها عادةً باسم داء الفضاء. إنه مرتبط بدوار الحركة ، وينشأ عندما يتكيف الجهاز الدهليزي مع انعدام الوزن. [63] تشمل أعراض SAS الغثيان والقيء والدوار والصداع والخمول والشعور بالضيق بشكل عام. [2] تم الإبلاغ عن الحالة الأولى لـ SAS بواسطة رائد الفضاء غيرمان تيتوف في عام 1961. ومنذ ذلك الحين ، يعاني ما يقرب من 45٪ من الأشخاص الذين سافروا إلى الفضاء من هذه الحالة.

تدهور العظام والعضلات

يتمثل أحد الآثار الرئيسية لانعدام الوزن على المدى الطويل في فقدان كتلة العظام والعضلات. بدون تأثيرات الجاذبية ، لم تعد هناك حاجة لعضلات الهيكل العظمي للحفاظ على الموقف وتختلف مجموعات العضلات المستخدمة في التنقل في بيئة خالية من الوزن عن تلك المطلوبة في الحركة الأرضية. [ بحاجة لمصدر ] في بيئة انعدام الوزن ، لا يضع رواد الفضاء أي وزن تقريبًا على عضلات الظهر أو عضلات الساق المستخدمة في الوقوف. ثم تبدأ هذه العضلات بالضعف وتصبح أصغر في النهاية. وبالتالي ، فإن بعض العضلات تصاب بالضمور بسرعة ، وبدون ممارسة التمارين الرياضية بانتظام يمكن أن يفقد رواد الفضاء ما يصل إلى 20٪ من كتلة عضلاتهم في غضون 5 إلى 11 يومًا فقط. [64] تتغير أيضًا أنواع الألياف العضلية البارزة في العضلات. يتم استبدال ألياف التحمل البطيئة النتوء المستخدمة للحفاظ على الموقف بألياف سريعة النشل تتقلص بسرعة والتي لا تكفي لأي عمل ثقيل. قد يساعد التقدم في الأبحاث المتعلقة بالتمارين الرياضية والمكملات الهرمونية والأدوية في الحفاظ على كتلة العضلات والجسم.

كما يتغير التمثيل الغذائي للعظام. عادة ، يتم وضع العظام في اتجاه الضغط الميكانيكي. ومع ذلك ، في بيئة الجاذبية الصغرى ، يوجد إجهاد ميكانيكي ضئيل للغاية. ينتج عن هذا فقدان الأنسجة العظمية حوالي 1.5٪ شهريًا خاصةً من الفقرات السفلية والورك وعظم الفخذ. [65] بسبب الجاذبية الصغرى وانخفاض الحمل على العظام ، هناك زيادة سريعة في فقدان العظام ، من 3٪ فقدان العظام القشرية كل عقد إلى حوالي 1٪ كل شهر يتعرض الجسم للجاذبية الصغرى ، بالنسبة لشخص بالغ يتمتع بصحة جيدة. [٦٦] يعتبر التغير السريع في كثافة العظام دراماتيكيًا ، مما يجعل العظام ضعيفة ويؤدي إلى أعراض تشبه أعراض هشاشة العظام. على الأرض ، يتم إلقاء العظام وتجديدها باستمرار من خلال نظام متوازن يتضمن إرسال إشارات بانيات العظم وناقضات العظم. [67] تقترن هذه الأنظمة ، بحيث عندما يتم تكسير العظام ، تأخذ الطبقات المشكلة حديثًا مكانها - ولا ينبغي أن يحدث أي منهما دون الآخر ، في شخص بالغ يتمتع بصحة جيدة. ومع ذلك ، في الفضاء ، هناك زيادة في نشاط ناقضات العظم بسبب الجاذبية الصغرى. هذه مشكلة لأن ناقضات العظم تكسر العظام إلى معادن يعيد الجسم امتصاصها. [ بحاجة لمصدر ] لا تكون بانيات العظم نشطة بشكل متتابع مع ناقضات العظم ، مما يتسبب في تضاؤل ​​العظم باستمرار دون تعافي. [68] لوحظت هذه الزيادة في نشاط ناقضات العظم بشكل خاص في منطقة الحوض لأن هذه هي المنطقة التي تحمل أكبر حمولة مع وجود الجاذبية. أظهرت دراسة أنه في الفئران السليمة ، زاد مظهر ناقضات العظم بنسبة 197٪ ، مصحوبًا بانخفاض تنظيم بانيات العظم وعوامل النمو المعروفة للمساعدة في تكوين عظام جديدة ، بعد ستة عشر يومًا فقط من التعرض للجاذبية الصغرى. يؤدي ارتفاع مستويات الكالسيوم في الدم من العظام المفقودة إلى تكلس خطير للأنسجة الرخوة وإمكانية تكوين حصوات الكلى. [65] لا يزال من غير المعروف ما إذا كانت العظام ستتعافى تمامًا. على عكس الأشخاص المصابين بهشاشة العظام ، يستعيد رواد الفضاء في النهاية كثافة عظامهم. [ بحاجة لمصدر ] بعد رحلة إلى الفضاء من 3 إلى 4 أشهر ، يستغرق الأمر حوالي 2-3 سنوات لاستعادة كثافة العظام المفقودة. [ بحاجة لمصدر ] يتم تطوير تقنيات جديدة لمساعدة رواد الفضاء على التعافي بشكل أسرع. قد يكون للبحث عن النظام الغذائي والتمارين الرياضية والأدوية القدرة على المساعدة في عملية نمو عظام جديدة.

لمنع بعض هذه الآثار الفسيولوجية العكسية ، تم تجهيز محطة الفضاء الدولية بجهازي سير (بما في ذلك كولبيرت) ، و aRED (جهاز تمرين مقاوم متقدم) ، مما يتيح تمارين رفع الأثقال المختلفة التي تضيف العضلات ولكنها لا تفعل شيئًا لكثافة العظام ، [ 69] ودراجة ثابتة ، يقضي كل رائد فضاء ما لا يقل عن ساعتين يوميًا في التمرين على المعدات. [70] [71] يستخدم رواد الفضاء حبال بنجي لربط أنفسهم بجهاز المشي. [72] [73] يرتدي رواد الفضاء الذين يتعرضون لفترات طويلة من انعدام الوزن السراويل ذات الأربطة المرنة بين حزام الخصر والأصفاد لضغط عظام الساق وتقليل هشاشة العظام. [4]

تستخدم ناسا حاليًا أدوات حسابية متقدمة لفهم أفضل السبل لمواجهة ضمور العظام والعضلات الذي يعاني منه رواد الفضاء في بيئات الجاذبية الصغرى لفترات طويلة من الزمن. [74] استأجر عنصر الإجراءات المضادة للصحة البشرية التابع لبرنامج البحوث البشرية مشروع رائد الفضاء الرقمي للتحقيق في الأسئلة المستهدفة حول أنظمة التدريبات المضادة. [75] [76] تركز وكالة ناسا على دمج نموذج لجهاز التمرينات المقاومة المتقدمة (ARED) الموجود حاليًا على متن محطة الفضاء الدولية مع نماذج العضلات والعظام OpenSim [77] للبشر الذين يمارسون التمارين مع الجهاز. الهدف من هذا العمل هو استخدام الديناميكيات العكسية لتقدير عزم الدوران المشترك وقوى العضلات الناتجة عن استخدام ARED ، وبالتالي وصف أنظمة التمرين لرواد الفضاء بشكل أكثر دقة. يمكن استخدام عزم الدوران المشترك وقوى العضلات هذه بالاقتران مع عمليات المحاكاة الحسابية الأساسية لإعادة تشكيل العظام وتكيف العضلات من أجل صياغة التأثيرات النهائية لهذه الإجراءات المضادة بشكل كامل ، وتحديد ما إذا كان نظام التمرين المقترح سيكون كافيًا للحفاظ على صحة العضلات والعظام لرائد الفضاء. .

تحرير إعادة توزيع السوائل

في الفضاء ، يفقد رواد الفضاء حجم السوائل - بما في ذلك ما يصل إلى 22٪ من حجم دمهم. سيصاب القلب بالضمور بسبب قلة الدم الذي يجب ضخه. يؤدي ضعف القلب إلى انخفاض ضغط الدم ويمكن أن ينتج عنه مشكلة في "التحمل الانتصابي" ، أو قدرة الجسم على إرسال ما يكفي من الأكسجين إلى الدماغ دون إغماء رائد الفضاء أو الدوار. "تحت تأثير جاذبية الأرض ، يتم سحب الدم وسوائل الجسم الأخرى نحو الجزء السفلي من الجسم. عندما يتم سحب الجاذبية أو تقليلها أثناء استكشاف الفضاء ، يميل الدم إلى التجمع في الجزء العلوي من الجسم بدلاً من ذلك ، مما يؤدي إلى وذمة الوجه وغيرها من السوائل غير المرغوب فيها الآثار الجانبية. عند العودة إلى الأرض ، يبدأ الدم في التجمع في الأطراف السفلية مرة أخرى ، مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الدم الانتصابي ". [78]

اضطراب الحواس

تحرير الرؤية

في عام 2013 ، نشرت وكالة ناسا دراسة وجدت تغيرات في عيون القرود وبصرها في رحلات الفضاء التي تزيد مدتها عن 6 أشهر. [79] تضمنت التغييرات الملحوظة تسطيح مقلة العين وتغيرات في شبكية العين. [79] يمكن أن يصبح بصر مسافر الفضاء ضبابيًا بعد قضاء الكثير من الوقت في الفضاء. [80] [81] هناك تأثير آخر يُعرف بالظواهر البصرية للأشعة الكونية.

. [أ] قال مسح أجرته وكالة ناسا لـ300 رائد فضاء من الذكور والإناث ، وحوالي 23 في المائة من الرحلات القصيرة و 49 في المائة من رواد الفضاء للرحلات الطويلة ، إنهم عانوا من مشاكل في الرؤية القريبة والبعيدة أثناء بعثاتهم. مرة أخرى ، بالنسبة لبعض الناس استمرت مشاكل الرؤية لسنوات بعد ذلك.

نظرًا لأن الغبار لا يمكن أن يستقر في الجاذبية الصفرية ، يمكن أن تدخل قطع صغيرة من الجلد الميت أو المعدن في العين ، مما يسبب تهيجًا ويزيد من خطر الإصابة بالعدوى. [82]

يمكن أن تؤدي الرحلات الفضائية الطويلة أيضًا إلى تغيير حركات عين مسافر الفضاء (خاصةً المنعكس الدهليزي العيني). [83]

تحرير الضغط داخل الجمجمة

نظرًا لأن انعدام الوزن يزيد من كمية السوائل في الجزء العلوي من الجسم ، يعاني رواد الفضاء من زيادة الضغط داخل الجمجمة. [84] يبدو أن هذا يزيد الضغط على مؤخرة مقل العيون ، مما يؤثر على شكلها ويسحق العصب البصري قليلاً. [1] [85] [86] [87] [88] [89] لوحظ هذا التأثير في عام 2012 في دراسة باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي لرواد الفضاء الذين عادوا إلى الأرض بعد شهر واحد على الأقل في الفضاء. [90] يمكن أن تكون مشاكل البصر هذه مصدر قلق كبير لبعثات الطيران في الفضاء السحيق في المستقبل ، بما في ذلك مهمة مأهولة إلى كوكب المريخ. [54] [85] [86] [87] [88] [91]

إذا كان الضغط المرتفع داخل الجمجمة هو السبب بالفعل ، فقد تقدم الجاذبية الاصطناعية حلاً واحدًا ، كما هو الحال بالنسبة للعديد من المخاطر الصحية البشرية في الفضاء. ومع ذلك ، فإن أنظمة الجاذبية الاصطناعية هذه لم يتم إثباتها بعد. والأكثر من ذلك ، حتى مع وجود الجاذبية الاصطناعية المعقدة ، قد تظل حالة الجاذبية الصغرى النسبية قائمة ، تظل مخاطرها مجهولة. [92]

طعم تحرير

أحد آثار انعدام الوزن على البشر هو أن بعض رواد الفضاء أبلغوا عن تغير في إحساسهم بالذوق عندما يكونون في الفضاء. [93] يجد بعض رواد الفضاء أن طعامهم لطيف ، بينما يجد البعض الآخر أن طعامهم المفضل لم يعد مذاقًا جيدًا (الشخص الذي استمتع بالقهوة كره طعمها كثيرًا في مهمة لدرجة أنه توقف عن شربها بعد عودته إلى الأرض) يستمتع بعض رواد الفضاء بتناول الطعام بعض الأطعمة التي لا يأكلونها بشكل طبيعي ، وبعضها لا يتعرض لأي تغيير على الإطلاق. لم تحدد الاختبارات المتعددة السبب ، [94] وقد تم اقتراح العديد من النظريات ، بما في ذلك تدهور الغذاء ، والتغيرات النفسية مثل الملل. غالبًا ما يختار رواد الفضاء الأطعمة ذات المذاق القوي لمكافحة فقدان التذوق.

تأثيرات فسيولوجية إضافية

في غضون شهر واحد ، يمتد الهيكل العظمي البشري بالكامل في حالة انعدام الوزن ، مما يتسبب في زيادة الطول بمقدار بوصة واحدة. [57] بعد شهرين ، يتساقط النسيج الموجود على قيعان القدمين ويتساقط من قلة الاستخدام ، تاركًا جلدًا جديدًا ناعمًا. على النقيض من ذلك ، تصبح قمم القدم خشنة وحساسة بشكل مؤلم ، لأنها تحتك بالدرابزين التي يتم ربط القدمين بها لتحقيق الاستقرار. [95] لا يمكن أن تذرف الدموع أثناء البكاء لأنها تلتصق ببعضها البعض في شكل كرة. [96] في الجاذبية الصغرية ، تتغلغل الروائح بسرعة في البيئة ، ووجدت وكالة ناسا في أحد الاختبارات أن رائحة شيري الكريمية تسببت في رد الفعل المنعكس. [94] العديد من المضايقات الجسدية الأخرى مثل آلام الظهر والبطن شائعة بسبب إعادة التكيف مع الجاذبية ، حيث لا توجد جاذبية في الفضاء ويمكن لهذه العضلات أن تتمدد بحرية. [97] قد تكون هذه جزءًا من متلازمة الوهن التي أبلغ عنها رواد الفضاء الذين يعيشون في الفضاء لفترة طويلة من الزمن ، ولكن يعتبرونها قصصية من قبل رواد الفضاء. [98] التعب والفتور والقلق النفسي الجسدي هي أيضًا جزء من المتلازمة. البيانات غير حاسمة ومع ذلك ، يبدو أن المتلازمة موجودة كمظهر من مظاهر الضغط الداخلي والخارجي الذي يجب أن يواجهه أطقم الإجهاد في الفضاء. [ بحاجة لمصدر ]

تحرير البحث

لم يتم تحليل الآثار النفسية للعيش في الفضاء بشكل واضح ، لكن هناك تشابهات على الأرض ، مثل محطات البحث والغواصات في القطب الشمالي. يمكن أن يؤدي الضغط الهائل على الطاقم ، إلى جانب تكيف الجسم مع التغيرات البيئية الأخرى ، إلى القلق والأرق والاكتئاب. [99]

تحرير الإجهاد

كان هناك دليل كبير على أن الضغوطات النفسية والاجتماعية هي من بين أهم العوائق أمام معنويات الطاقم والأداء الأمثل. [100] رائد الفضاء فاليري ريومين ، بطل الاتحاد السوفياتي مرتين ، يقتبس هذا المقطع من كتيب غشاء البكارة بقلم O. Henry في كتاب سيرته الذاتية عن مهمة Salyut 6: "إذا كنت تريد التحريض على فن القتل غير العمد ، فقط أغلق رجلين في كوخ يبلغ طوله ثمانية عشر قدمًا وعشرين قدمًا لمدة شهر. لن تتحمل الطبيعة البشرية ذلك". [101]

تجدد اهتمام وكالة ناسا بالإجهاد النفسي الناجم عن السفر إلى الفضاء ، والذي تمت دراسته في البداية عندما بدأت مهمات الطاقم ، عندما انضم رواد الفضاء إلى رواد الفضاء في محطة الفضاء الروسية مير. تضمنت المصادر الشائعة للتوتر في البعثات الأمريكية المبكرة الحفاظ على الأداء العالي أثناء المراقبة العامة ، فضلاً عن العزلة عن الأقران والعائلة. في محطة الفضاء الدولية ، لا يزال هذا الأخير في كثير من الأحيان سببًا للتوتر ، كما هو الحال عندما توفيت والدة رائد فضاء ناسا دانيال تاني في حادث سيارة ، وعندما أُجبر مايكل فينك على فقدان ولادة طفله الثاني. [ بحاجة لمصدر ]

تحرير النوم

إن كمية ونوعية النوم الذي يتم تجربته في الفضاء ضعيف بسبب الضوء المتغير للغاية ودورات الظلام على أسطح الطيران وضعف الإضاءة خلال ساعات النهار في المركبة الفضائية. حتى عادة النظر من النافذة قبل التقاعد يمكن أن ترسل رسائل خاطئة إلى الدماغ ، مما يؤدي إلى أنماط نوم سيئة. هذه الاضطرابات في إيقاع الساعة البيولوجية لها تأثيرات عميقة على الاستجابات السلوكية العصبية للطاقم وتؤدي إلى تفاقم الضغوط النفسية التي يعانون منها بالفعل (انظر التعب وفقدان النوم أثناء رحلات الفضاء لمزيد من المعلومات). يتم إزعاج النوم على محطة الفضاء الدولية بشكل منتظم بسبب متطلبات المهمة ، مثل جدولة المركبات الفضائية القادمة أو المغادرة. مستويات الصوت في المحطة مرتفعة بشكل لا مفر منه لأن الغلاف الجوي غير قادر على استخدام مراوح حرارية مطلوبة في جميع الأوقات للسماح بمعالجة الغلاف الجوي ، والذي من شأنه أن يركد في بيئة السقوط الحر (صفر-جم). تناول خمسون في المائة من رواد مكوك الفضاء حبوبًا منومة وحصلوا على ساعات نوم أقل كل ليلة في الفضاء بمقدار ساعتين مما فعلوه على الأرض. تبحث ناسا في مجالين قد يوفران مفاتيح نوم أفضل ليلاً ، حيث يقلل النوم المحسن من التعب ويزيد من الإنتاجية أثناء النهار. هناك مجموعة متنوعة من الأساليب لمكافحة هذه الظاهرة قيد المناقشة باستمرار. [102]

مدة الرحلة الفضائية تحرير

خلصت دراسة أجريت على أطول رحلة فضائية إلى أن الأسابيع الثلاثة الأولى تمثل فترة حرجة حيث يتأثر الانتباه سلبًا بسبب الحاجة إلى التكيف مع التغير الشديد في البيئة. [103] بينما بقيت أطقم سكايلاب الثلاثة في الفضاء 1 و 2 و 3 أشهر على التوالي ، بقيت أطقم طويلة المدى في Salyut 6 و Salyut 7 و ISS حوالي 5-6 أشهر ، في حين أن رحلات MIR استغرقت غالبًا فترة أطول. تتضمن بيئة العمل في محطة الفضاء الدولية مزيدًا من الضغط الناجم عن العيش والعمل في ظروف ضيقة مع أشخاص من ثقافات مختلفة جدًا يتحدثون لغات مختلفة. كان لمحطات الفضاء من الجيل الأول أطقم تتحدث لغة واحدة ، في حين أن محطات الجيل الثاني والثالث لديها أطقم من العديد من الثقافات الذين يتحدثون العديد من اللغات. تعتبر محطة الفضاء الدولية فريدة من نوعها لأن الزوار لا يتم تصنيفهم تلقائيًا في فئات "مضيف" أو "ضيف" كما هو الحال مع المحطات والمركبات الفضائية السابقة ، وقد لا يعانون من الشعور بالعزلة بنفس الطريقة.

نتج عن مجموع الخبرة البشرية تراكم 58 عامًا شمسيًا في الفضاء وفهمًا أفضل لكيفية تكيف جسم الإنسان. في المستقبل ، سيتطلب تصنيع الفضاء واستكشاف الكواكب الداخلية والخارجية من البشر تحمل فترات أطول وأطول في الفضاء. تأتي غالبية البيانات الحالية من بعثات قصيرة المدة ، وبالتالي فإن بعض الآثار الفسيولوجية طويلة المدى للعيش في الفضاء لا تزال غير معروفة. تشير التقديرات إلى أن رحلة الذهاب والعودة إلى المريخ [54] بالتكنولوجيا الحالية تستغرق 18 شهرًا على الأقل في العبور وحده. إن معرفة كيفية تفاعل جسم الإنسان مع مثل هذه الفترات الزمنية في الفضاء هو جزء حيوي من التحضير لمثل هذه الرحلات. يجب أن تكون المرافق الطبية الموجودة على متن الطائرة كافية للتعامل مع أي نوع من الصدمات أو الطوارئ بالإضافة إلى احتوائها على مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأدوات التشخيصية والطبية من أجل الحفاظ على صحة الطاقم على مدى فترة طويلة من الزمن ، حيث ستكون هذه هي الوحيدة التسهيلات المتاحة على متن مركبة فضائية للتعامل ليس فقط مع الصدمات ولكن أيضًا مع الاستجابات التكيفية لجسم الإنسان في الفضاء.

في الوقت الحالي ، لم يختبر سوى البشر الذين تم اختبارهم بدقة ظروف الفضاء. إذا بدأ الاستعمار خارج العالم يومًا ما ، فستتعرض أنواع كثيرة من الناس لهذه المخاطر ، والتأثيرات على الصغار جدًا غير معروفة تمامًا. في 29 أكتوبر 1998 ، عاد جون جلين ، أحد طرازات ميركوري 7 الأصلية ، إلى الفضاء عن عمر يناهز 77 عامًا.زودت رحلته الفضائية ، التي استمرت 9 أيام ، ناسا بمعلومات مهمة حول آثار رحلة الفضاء على كبار السن. ستصبح عوامل مثل المتطلبات الغذائية والبيئات المادية التي لم يتم فحصها حتى الآن مهمة. بشكل عام ، هناك القليل من البيانات حول التأثيرات المتعددة للعيش في الفضاء ، وهذا يجعل محاولات التخفيف من المخاطر أثناء السكن الطويل في الفضاء أمرًا صعبًا. يتم حاليًا استخدام قواعد الاختبار مثل محطة الفضاء الدولية للبحث عن بعض هذه المخاطر.

لا تزال بيئة الفضاء غير معروفة إلى حد كبير ، ومن المحتمل أن تكون هناك مخاطر غير معروفة حتى الآن. وفي الوقت نفسه ، قد تكون التقنيات المستقبلية مثل الجاذبية الاصطناعية وأنظمة دعم الحياة الحيوية الأكثر تعقيدًا قادرة في يوم من الأيام على تخفيف بعض المخاطر.


التوقيت هو كل شيء بالنسبة لجيناتنا

لا جولا - لكل شيء هناك موسم. ينطبق هذا القول على العديد من المساعي البشرية ، ولكن تظهر الأبحاث الجديدة أنه صحيح حتى على المستوى الجزيئي. دراسة معهد سالك نشرت في المجلة علم في 8 فبراير 2018 ، وجد أن نشاط ما يقرب من 80 في المائة من الجينات يتبع إيقاع النهار / الليل في العديد من أنواع الأنسجة ومناطق الدماغ.

في حين أن العلماء يعرفون منذ فترة طويلة أن العديد من الأنسجة تتبع هذه الدورات ، والتي تسمى إيقاعات الساعة البيولوجية ، فإن هذه هي الدراسة الأكثر شمولاً التي تربط التوقيت بالنسخ الجيني (عملية نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي لتوجيه تجميع البروتين).

صورة لفريق البحث أمام مرفق علم الأحياء الزمني الذي أنشأه هوارد كوبر ، في معهد أبحاث الرئيسيات في نيروبي ، كينيا.

انقر هنا للحصول على صورة عالية الدقة.

الائتمان: معهد أبحاث الرئيسيات

"هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها إنشاء خريطة مرجعية للتعبير الجيني اليومي" ، كما يقول ساتشيداناندا باندا ، أستاذ في مختبر علم الأحياء التنظيمي في سالك وكبير مؤلفي الورقة. "إنه إطار عمل لفهم كيف يتسبب الاضطراب اليومي في أمراض الدماغ والجسم ، مثل الاكتئاب أو مرض كرون أو مرض التهاب الأمعاء أو أمراض القلب أو السرطان. سيكون لهذا تأثير كبير على فهم الآليات أو تحسين العلاجات لما لا يقل عن 150 مرضًا ".

باستخدام تسلسل الحمض النووي الريبي ، تتبع فريق البحث التعبير الجيني في عشرات من أنسجة الرئيسيات المختلفة غير البشرية كل ساعتين لمدة 24 ساعة. وجد الفريق أن كل نسيج يحتوي على جينات تم التعبير عنها على مستويات مختلفة بناءً على الوقت من اليوم. ومع ذلك ، فإن عدد هذه الجينات & # 8220 rhythmic & # 8221 يختلف حسب نوع الأنسجة ، من حوالي 200 في العقد الليمفاوية الصنوبرية والمساريقية ونخاع العظام والأنسجة الأخرى إلى أكثر من 3000 في قشرة الفص الجبهي والغدة الدرقية والعضلة الألوية وغيرها. بالإضافة إلى ذلك ، تميل الجينات التي تم التعبير عنها في أغلب الأحيان إلى إظهار المزيد من الإيقاع أو التباين بمرور الوقت.

من بين 25000 جين في جينوم الرئيسيات ، تم التعبير عن ما يقرب من 11000 في جميع الأنسجة. من بين هؤلاء (الذين يتحكمون في الغالب في الوظائف الخلوية الروتينية ، مثل إصلاح الحمض النووي واستقلاب الطاقة) ، كان 96.6 في المائة متناسقًا بشكل خاص في نسيج واحد على الأقل ، متفاوتًا بشكل كبير حسب وقت أخذ العينات.

في معظم الأنسجة ، بلغ النسخ الجيني ذروته في الصباح الباكر وفي وقت متأخر بعد الظهر ، ويهدأ في المساء بعد العشاء ، في وقت قريب من وقت النوم. نظرًا لأن 81.7 بالمائة من جينات ترميز البروتين تعاني من تأثير إيقاعي ، فإن آلية التوقيت هذه أكثر انتشارًا بكثير مما كان يُعتقد سابقًا.

& # 8220 توفر هذه النتائج رؤى جديدة يمكن أن تؤثر على كيفية التحقق من صحة البحث العلمي. على سبيل المثال ، قد يولي العلماء الذين يحاولون تكرار الأعمال السابقة اهتمامًا أكبر للوقت الذي أجريت فيه فحوصات محددة ، كما يقول المؤلف الرئيسي المشارك في الورقة ، هوارد كوبر ، وهو عالم زائر في معهد سالك ، & # 8221. بصرف النظر عن إعلام طرق البحث الجديدة ، يمكن أن تؤثر آلية التوقيت الجزيئي هذه أيضًا على فعالية الدواء. في المستقبل ، قد يقدم الصيادلة للمرضى تعليمات أكثر تفصيلاً حول عدد المرات و متي لتعاطي المخدرات.

يقول Ludovic Mure ، وهو عالم في فريق Salk والمؤلف الأول في الورقة البحثية: "لقد أظهرنا أن أكثر من 80 بالمائة من أهداف الأدوية التي وافقت عليها إدارة الغذاء والدواء هي متناغمة في نسيج واحد على الأقل". "بالإضافة إلى الهدف الدوائي ، يمكن تعديل العديد من الآليات الأخرى التي تؤثر على كفاءة الدواء أو سميته ، مثل امتصاصه واستقلابه وإفرازه ، بالساعة البيولوجية."

يمكن أن يساعد أطلس التعبير الجيني لفريق Salk & # 8217s العلماء أيضًا على توضيح كيفية تأثير أنماط الحياة في وقت متأخر من الليل على صحة الإنسان. يمكن أن ينطبق هذا على عمال المناوبة أو أي شخص ينحرف بانتظام عن دورة النهار / الليل. بالإضافة إلى ذلك ، قد يؤدي هذا العمل أيضًا إلى تطوير دراسات الشيخوخة ، حيث غالبًا ما تتعطل هذه الإيقاعات مع تقدم الناس في السن.

قال باندا: "هذه قائمة بكيفية التعبير عن الجينات بشكل مختلف في الأعضاء المختلفة ، وهذا سيعطينا إطارًا لفهم ما إذا كان العمل بنظام الورديات والاضطرابات الأخرى يغير طريقة التعبير عن الجينات". "بالنسبة لبحوث إيقاع الساعة البيولوجية السابقة ، لم يكن لدينا مرجع ، لذا فإن هذا يشبه وجود جينوم مرجعي بشري."

المؤلفون الآخرون على الورقة هم هيب لو وجورجيا بينيجيامو وماكس تشانغ ولويس ريوس من سالك نجالي جيلاني ونجوثا مايني وتوماس كاريوكي من المتاحف الوطنية في كينيا وأوريا دخيسي بنياهها من جامعة ليون و INSERM.

كان العمل مدعومًا بمنحة ابتكار من معهد سالك ، ووزارة الدفاع ، ومؤسسة تشابمان ، وصندوق هيلمسلي الخيري ، ومركز غلين لأبحاث الشيخوخة ، ومؤسسة Fyssen و Catharina.


قد يفعل كسوف الشمس المرتقب 5 من هذه الأشياء الغريبة لجسمك

في 21 أغسطس ، سيمر القمر بين الأرض والشمس ليحدث كسوفًا كليًا سحريًا للشمس. يستعد الملايين من الناس لمشاهدة هذه المناسبة النادرة ، كما حدث آخرها منذ ما يقرب من عقد من الزمان. على الرغم من كونه جذابًا ومثيرًا للاهتمام كما يعد هذا الكسوف ، فقد تتساءل عن كيفية تأثير كسوف الشمس على جسمك.

هناك العديد من الأساطير القديمة حول تأثيرات كسوف الشمس الكلي على جسم الإنسان. على الرغم من أن العلم لا يدعم كل شيء ، إلا أنه من المثير للاهتمام دائمًا التعرف على معتقدات الناس فيما يتعلق بالقوة الشديدة لكسوف الشمس.

في علم التنجيم ، يمثل ضوء الشمس الحياة والطاقة. ترتبط الشمس ارتباطًا وثيقًا بالذات والشخصية والأنا ، وما يجعلك فريدًا. يقال أيضًا أنه يعزز القدرة الإبداعية ويزود الناس بالقدرة على مواجهة تحديات الحياة اليومية.

لذلك ، على الرغم من أنك قد لا تفكر في الشمس أكثر من تلك الكرة الساخنة التي تحترق في السماء والتي تتركك مع حروق الشمس الشريرة كل صيف ، فمن الجدير أن تعرف ما يمكن أن تتوقعه عندما يكون كسوف الشمس على وشك الحدوث.

باسم عدم التواجد في الظلام ، إليك خمسة أشياء غريبة قد يفعلها كسوف الشمس القادم بجسمك.

1. قد تشعر بالخمول أو التعب

وفقًا للبحث الروحي ، يمكن أن يتسبب الكسوف الكلي للشمس في الشعور بالتعب أو المرض.

لا يُنصح أيضًا باتخاذ قرارات كبيرة خلال هذه الفترة الزمنية نظرًا لتأثيرها على مزاجك.

2. يقال أن الحمل يتأثر

يُطلب من النساء الحوامل أحيانًا اتخاذ احتياطات معينة عندما يتعلق الأمر بالكسوف الكلي للشمس ، حيث توجد أسطورة تدعي أن الأطفال يمكن أن يولدوا بتشوهات خلال هذا الوقت.

من فضلك ضع في اعتبارك أنه لا يوجد دليل علمي على صحة هذا ، لكنها مع ذلك نظرية مثيرة للاهتمام للغاية.

3. قد تعاني من إصابات في العين

هذا في الواقع مدعوم بالعلم بنسبة 100 في المائة ، لذا استمعوا يا رفاق. على الرغم من أنك سترغب تمامًا في النظر إلى هذا المنظر المذهل ، إلا أنه من الخطير للغاية النظر إلى الشمس بالعين المجردة. يمكن أن يؤدي القيام بذلك إلى حدوث ضرر دائم لشبكية العين ، وفي أسوأ الحالات ، يمكن أن يسبب العمى.

هذا هو السبب في بيع نظارات كسوف الشمس الخاصة حصريًا لهذا الحدث.

المرة الوحيدة التي يجب عليك فيها إزالة هذه النظارات هي خلال هاتين الدقيقتين أو أقل عندما تكون الشمس تماما أعاقت.

أوه ، ولا تخطئ في التفكير في أن زوجك المفضل من RayBans سيقطعها. امتصها وارتدي النظارات الخاصة ، أيها الأصدقاء.

4. قد تتعطل عملية الهضم

هذا هو السبب في أن الأشخاص الروحيين للغاية يختارون تجنب الوجبات وممارسة الصيام أثناء كسوف الشمس الكلي.

5. عواطفك قد تكون خارجة عن السيطرة

يعتقد الكثير من الناس أن الحدوث النادر لكسوف الشمس له آثار نفسية على البشر.

هناك تقارير عن زيادة الإثارة ، والأحلام غير العادية ، والاندفاعات المفاجئة للإبداع ، وحتى صعوبات العلاقة أثناء كسوف الشمس.

لذا ، سواء وجدت نفسك ترسم في ليلة النجوم التالية ، أو كنت ترغب ببساطة في الوصول إلى أقرب مكتبة لديك للحصول على بعض ظلال الكسوف ، هناك شيء واحد مؤكد: هذه الفرصة الفلكية النادرة ستكون مشهدًا يمكن رؤيته.


كيف يمكن للمثقبيات أن تغير إيقاعك اليومي؟

يتسبب مرض النوم في مجموعة متنوعة من التأثيرات ، ولكن آثاره على إيقاع الساعة البيولوجية هي من أكثر التأثيرات تدميراً وإثارة للاهتمام. مع تقدم المرض ، يبدأ الناس في النوم خلال النهار ويعانون من الأرق في الليل. يحدث هذا بعد إصابة الطفيل بأنسجة المخ. يهاجم الطفيل أجزاء الدماغ المسؤولة عن الحفاظ على درجة الحرارة وتعيين الساعات الداخلية. والنتيجة هي أن الناس يبدأون في النوم والاستيقاظ في أوقات غريبة. يتغير إيقاعها الداخلي بالكامل ، بما في ذلك درجة حرارة الجسم الأساسية. هذا ، بدوره ، يعزز الطفيلي & # 8217s الساعات اليومية.

يبدو أن إيقاعاتنا اليومية يمكن أن تتأثر بمجموعة متنوعة من العوامل ، من ضوء الشمس إلى التذبذبات الأيضية إلى طفيلي صغير ولكنه مدمر. في حين أن معظم القراء لن يضطروا أبدًا إلى القلق بشأن الإصابة بهذا المرض ، يقدم هذا البحث خيارات جديدة لعلاج مرض النوم باستخدام علم الأدوية المزمنة. قد يتمكن مئات الآلاف من الأشخاص قريبًا من النوم بهدوء أكبر.

قد تكون أيضا مهتما ب.

هل تشعر بالنعاس عندما تشعر بالبرد؟ اكتشف الباحثون رؤى جديدة حول كيف & hellip

هل تحصل على قسط كافٍ من النوم وما زلت تعاني من النعاس والإرهاق؟ إذا كان الأمر كذلك ، أنت & hellip

عندما يتحدث الباحثون عن الإيقاعات البيولوجية ، يفترض معظم الناس أنهم يتحدثون عن الإيقاعات الداخلية والهيليبية


شاهد الفيديو: أسرار الخلايا وعظمة الخالق. معلومات مدهشة (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Callum

    في رأيي لم تكن على حق. أقترح ذلك لمناقشة. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سوف نتحدث.

  2. Marden

    أعتذر ، لكن في رأيي ، أنت مخطئ. دعونا نناقشها. اكتب لي في PM.

  3. Weardhyll

    من الأفضل ، ربما ، صمت

  4. Taidhgin

    إنه لأمر مؤسف ، الآن لا أستطيع التعبير - لقد تأخرت عن اجتماع. سأعود - سأعبر بالضرورة عن الرأي في هذا السؤال.

  5. Marline

    والدي لديه الكثير من الفرح! )))

  6. Mosheh

    أهنئ ، يا له من إجابة ممتازة.

  7. Jerrel

    آسف لمقاطعتك ، أردت أن أعرب عن رأيي أيضًا.



اكتب رسالة