Глава 3. Влияние "обстановочных", или внутрикабинных, факторов космического полета

Одной из характерных особенностей длительного космического полета является стабильность окружающей среды (газового состава, температуры и влажности воздуха). Однообразие и монотонность обстановки космического полета резко снижают нормальный поток информации со стороны внешней среды. Нагрузка на зрительный и слуховой анализаторы снижается. Малый объем кабины приводит к ограничению подвижности, что вместе с невесомостью резко уменьшает поток нервных импульсов, идущих из внутренней среды организма - со стороны мышц, связочно-суставного аппарата и внутренних органов. Таким образом, для длительного космического полета характерно уменьшение потока нервных импульсов (раздражений) со стороны внешней и внутренней среды организма, что приводит к снижению функциональной нагрузки на зрительный, слуховой, мышечный и другие анализаторы.

Изучение влияния экологических факторов на психофизиологическое состояние человека

Изучением вопросов взаимосвязи одного человека или нескольких лиц со средой обитания, представляющей замкнутое пространство ограниченного объема, занимается экологическая (от греческого oikos - дом) психофизиология. Космическая экологическая психофизиология изучает влияние на организм космонавта окружающей обстановки в кабине космического корабля - ограничения объема кабины (теснота и малоподвижность), однообразия и монотонности раздражителей, а также изоляции. Длительное действие этих факторов приводит к изменению функционального состояния центральной нервной системы, снижает жизненный тонус, общую и психическую работоспособность космонавтов, вызывает апатию, скуку, утрату интересов (целенаправленности действий) и др.

Изучение влияния сенсорного голода на организм человека было начато И. П. Павловым на основании анализа психофизиологического состояния больной с пораженной чувствительностью. И. П. Павлов сделал вывод, что для нормальной деятельности коры головного мозга необходим оптимальный (достаточный для наилучшего функционирования) приток внешних раздражений. Ослабление или выключение нервных импульсов ведет к возникновению глубокого торможения в коре головного мозга.

Эти наблюдения И. П. Павлова легли в основу многих экспериментальных работ советских исследователей, показавших, что лишение животных зрения, слуха, обоняния, т. е. выключение функций важнейших анализаторов, ведет к возникновению и распространению в коре больших полушарий головного мозга процесса торможения. Это торможение стойко удерживается, что говорит о снижении функционального тонуса нервных клеток головного мозга в этих условиях.

Бак для погружения человека в жидкость (опыт Вада)

Первые экспериментальные исследования влияния недостатка внешней информации (зрительных, слуховых и других раздражений) в условиях изоляции были проведены канадскими учеными в 30-е годы. Им принадлежат первые опыты по содержанию испытуемых в специальных боксах, или сурдокамерах, и по изучению влияния изоляции на психическое состояние испытуемых. Эти опыты проводились в интересах клинической медицины.

Проблема влияния изоляции на организм человека возникла в авиационной медицине в последние годы второй мировой войны. Именно в этот период остро возрос интерес к таким вопросам, как скука, монотонность, отсутствие внешних впечатлений, заставивший различных исследователей приступить к их экспериментальной разработке. Почему же в период, насыщенный активными боевыми действиями, жгучими историческими событиями, мог возникнуть вопрос о скуке? Дело в том, что к этому времени успехи в развитии авиационной техники привели к созданию воздушных кораблей, оснащенных совершенной аппаратурой; стали возможны длительные полеты и полеты в ночное время. В этих условиях у летчиков, пилотирующих тяжелые корабли на большие расстояния, стали возникать "трудные состояния". Ни сознание ответственности, ни перспектива ожидаемой опасности не избавляли летчика от тягостного чувства утомления, сонливости и своеобразного состояния, заключающегося в том что трудно сосредоточиться на выполняемой работе, направить мысль в нужную сторону. Тогда же возникло предположение о том, что это состояние - не следствие утомления в банальном смысле, а своеобразная реакция человека на некоторую недостаточность общего притока раздражений в кору головного мозга.

Было обнаружено, что в длительном полете у летчиков, осваивавших самолетовождение по приборам, нередко развивается состояние сонливости, резко снижается активность и оперативная бдительность (настороженность). Было установлено, что скука является существенным психологическим фактором в длительных (многочасовых) полетах.

Влияние на человека изоляции и монотонной обстановки особенно интенсивно начали изучать с конца 50-х годов в связи с развитием космонавтики. Уже на первых этапах развития космической медицины и космической психологии изоляция и одиночество расценивались как весьма существенные психофизиологические факторы реального полета. Эта мысль и легла в основу соответствующих экспериментов, которые в значительной части и у нас и за рубежом строились на принципе воспроизведения: ожидаемый в космическом полете фактор воспроизводился в лабораториях с целью ориентировочного изучения его влияния на человека и для определения нервно-психической устойчивости будущего космонавта.

Анализируя эти исследования, следует отметить, что эксперименты и отечественных и зарубежных авторов составляют две основные группы. К первой относятся опыты, в которых создаются условия, полностью изолирующие человека от внешнего мира. Основной методический прием заключается в создании жестких условии эксперимента для получения в возможно короткий срок желаемой модели психофизиологического состояния, вызванного недостатком внешних раздражений. При этом имеется в виду создание существенного затруднения для восприятия внешнего мира не только за счет отгораживания от внешних раздражителей, но и за счет блокады воспринимающих эти раздражители анализаторов. С этой целью применялось погружение в воду, надевались футляры, или "манжеты", на пальцы (для блокады осязания), темные очки или повязки на глаза в сочетании с затемнением в камере, применялись заглушки для слухового анализатора и "глухая" камера - сурдокамера (от латинского surdus - глухой) и т. д. Все это резко снижало приток раздражений в центральную нервную систему. Часто при этом изоляция от внешних раздражений (впечатлении) создавалась в сочетании с обездвиженностью. Воздействие таких экспериментальных условий тягостно, так как человек при этом не может ни отдохнуть ни сосредоточить мысли. Внимание постоянно фиксируется лишь на источнике информации. Например, человек не только ощущает повязку на глазах или заглушки, но и неотступно о них думает. Таким образом в условиях жесткой изоляции пропадает возможность продуктивного мышления, решения тех или иных сложных вопросов.

Схема сурдокамеры

Принципиальная схема барокамеры: 1 - шлюз; 2 - герметичные двери; 3 - смотровой люк; 4 - сигнальные лампы; 5-10 - контрольные приборы и кислородное оборудование; 11 - аварийный люк; 12 - вентиль кислородного баллона; 13 - кислородный баллон

В этих "жестких" экспериментальных условиях, как и в ряде сходных жизненных ситуаций, у некоторых лиц отмечались нарушения психической деятельности вплоть до появления различных иллюзий и галлюцинаций (чаще зрительных, слуховых, иногда тактильных и двигательных и совсем редко обонятельных). Эти галлюцинации и иллюзии соответствуют реальным образам, а иногда имеют фантастический характер.

Вторую группу составляют эксперименты с неполной изоляцией, в которых не создавалась блокада органов чувств. Изоляция создавалась за счет замкнутости пространства малого объема, при этом сигнальные раздражители из внешнего мира, находящегося за пределами кабины или камеры, не поступали, движения и вся познавательная деятельность ограничивались размером и внутренним миром термокамеры или барокамеры. На первых этапах возникает известная психическая напряженность, затем по мере пребывания в этих условиях под влиянием монотонной обстановки развивается утомление, скука, сонливость - в период бодрствования и расстройства сна - в ночной период (трудности засыпания и самостоятельного пробуждения).

Условия этих гермокамерных экспериментов в целом менее тягостны для испытуемых, чем условия экспериментов первой группы.

Большинство исследователей считают, что длительная изоляция приводит к серьезным изменениям нервно-психической деятельности человека и отражается на его умственной работоспособности. В результате длительной жесткой изоляции у испытуемых отмечается развитие пессимизма, тревожного состояния, тоски, снижение эмоционального тонуса и умственной работоспособности. Отмечают изменения поведения испытуемых, в частности вялость, сонливость, снижение активности. На скуку, ее разрушительное влияние на работоспособность, психическую целеустремленность в этих условиях указывают многие авторы. Американские исследователи наблюдали явления галлюцинаций при создании особенно жестких форм изоляции, например, в таких экспериментах, когда испытуемых помещали в бак с теплой водой (для имитации невесомости), а для изоляции от света и звуков надевались маски. В таких условиях у людей быстро расстраивалась психическая деятельность, начинались зрительные галлюцинации и целый ряд нервно-психических расстройств, иногда требовавших даже специального и длительного лечения.

Однако вряд ли можно ожидать, что в условиях реального космического полета, при современной системе отбора и подготовки космонавтов, могут возникнуть такие тяжелые патологические состояния, как психическая депрессия, галлюцинации и даже распад личности, на которые указывали некоторые зарубежные исследователи, основываясь на своих экспериментальных данных. Как правило, наличие Целенаправленной деятельности, понимание испытуемым задач проводимого исследования значительно улучшают переносимость условий экспериментальной изоляции. Занятость людей какими-либо видами деятельности, при условии ее значимости и целенаправленности, препятствует возникновению галлюцинаций. Так, известен случай семилетней изоляции в глубоком подземелье доктора Боуна, у которого психическое равновесие поддерживалось благодаря целенаправленной деятельности. По существу, человек, попавший в условия изоляции как бы обречен на питание собственными внутренними ресурсами, и от размера и качества этих ресурсов и зависит характер его поведения в новых условиях.

Анализ данных, полученных в орбитальных космических полетах советских и американских космонавтов, показывает, что они не испытывали таких явлений, как тоска или скука, чувство отчужденности и одиночества. Радиосвязь с Землей, большое количество заданий, научные наблюдения, новизна обстановки и красота окружающего мира, открывающаяся им из иллюминатора корабля, не оставляли времени для скуки, поддерживали достаточный рабочий тонус. Некоторые космонавты в этих условиях имели даже потребность удлинить период бодрствования за счет пассивного отдыха. Так, космонавт Е. В. Хрунов, осуществив переход в космосе из корабля "Союз-5" в корабль "Союз-4" в период существования первой экспериментальной космической станции, попросил у командира корабля В. А. Шаталова разрешения сократить период своего сна, мотивируя свою просьбу тем, что "проспишь все впечатления от космоса".

В полетах кораблей "Союз-3", "Союз-4 и "Союз-5" космонавтам пришлось особенно много работать. Теперь часто в прессе можно встретить такие термины, как "труженики космоса", "первые рабочие в космосе", подчеркивающие активную сторону в деятельности космонавтов. Однако это не означает, что проблема снижения потока информации (зрительной, слуховой и т. д.) не имеет значения для космических полетов. В будущих длительных космических полетах, несомненно, космонавты могут столкнуться со многими проявлениями сенсорной недостаточности.

Влияние снижения двигательной активности на организм человека

Одновременно с изучением влияния на организм человека недостатка внешней информации проводятся исследования влияния недостаточности внутренней информации, зависящей от изменения гравитационного поля (невесомость) и ограничения подвижности (гипокинезия) в условиях пребывания в помещениях малого объема. Как советские космонавты (до полетов на кораблях "Союз"), так и американские при совершении орбитальных полетов (до полетов на кораблях "Аполлон") находились в лежачем или полулежачем положении; производимые ими рабочие операции не требовали больших физических нагрузок и активных перемещений. Это обстоятельство сказывалось на их работоспособности и общем функциональном тонусе. В целях экспериментального изучения влияния малой подвижности на организм человека многие исследователи избрали в качестве экспериментальной модели этого состояния строгий постельный режим с пребыванием человека в горизонтальном положении в течение многих суток. Малая подвижность человека и снижение гидростатического давления столба крови могут быть причиной расстройства функций двигательного аппарата, системы кровообращения и дыхания, а также регуляторных нейро-эндокринных нарушений.

Есть основания предполагать, что длительное ограничение подвижности может привести к ухудшению переносимости физических нагрузок при возвращении космического корабля на Землю, т. е. в условиях земного притяжения. Широкие исследования, проводимые в этой области в настоящее время, дают большой экспериментальный материал, в частности, в отношении изучения психофизиологических сдвигов, вегетативных реакций и обменных процессов в экспериментах с длительным лежанием (постельный режим). Так, рядом исследователей при изучении влияния снижения подвижности человека найдены изменения функций сердечно-сосудистой системы. Наиболее часто при этом отмечается урежение пульса. Были обнаружены также нарушения тканевого обмена и сосудистого тонуса. Отмечено снижение насыщения крови кислородом, понижение артериального давления, учащение дыхания.

В настоящее время установлено, что длительное ограничение подвижности человека, находящегося в условиях кабины малого объема или постельного режима, вызывает снижение устойчивости его к физической работе и к быстрому изменению позы от положения лежа к положению стоя (в этих условиях испытуемый ощущает головокружение и общую слабость). После многодневного пребывания человека па постельном режиме у него наблюдались значительные нарушения регуляции кровообращения, которые усиливаются за счет ослабления тонуса скелетной мускулатуры.

Наблюдения за внешним видом и поведением испытуемых, их субъективные ощущения и объективные физиологические показатели говорят о снижении переносимости перегрузок при вращении на центрифуге после постельного режима от 20 до 62 суток.

В экспериментах было установлено, что в результате малой двигательной активности у испытуемых развивается утомление, вялость, апатия, нервно-эмоциональное напряжение, беспокойство, иногда невротические состояния и различные отклонения в психических функциях. Возникают также и нарушения функций двигательного аппарата - снижение силы и тонуса мышц, нарушение координации движений, расстройства условнорефлекторных двигательных реакций. Происходят большие изменения в обменных процессах, в первую очередь в опорно-двигательном аппарате, отмечено увеличение слоя подкожно-жировой клетчатки.

Таким образом, у человека, перенесшего длительное ограничение подвижности, возникают функциональные расстройства локомоторного аппарата, системы кровообращения, эндокринного аппарата, вегетативной нервной системы и высшей нервной деятельности.

Повышение устойчивости организма к влиянию изоляции и гипокинезии

Изучение динамики восстановления нарушенных физиологических реакций человека после комплексного воздействия изоляции, гипокинезии, однообразия и монотонности обстановки показало, что со стороны двигательной сферы изменения сохраняются более продолжительное время, чем со стороны других функций (вегетативных, психических и пр.).

Для профилактики всех отмечаемых изменений прежде всего необходимо восполнить дефицит двигательной активности человека и обеспечить оптимальный объем нервно-мышечной информации. С этой целью разработаны различные схемы физических нагрузок в космическом полете, причем эти нагрузки должны быть весьма значительны по энерготратам и занимать довольно большое время, только тогда их применение будет эффективным.

Большое значение при этом имеет правильное распределение физических упражнений в общем распорядке работы и отдыха, так как от него зависит общий режим жизнедеятельности космонавтов, что имеет существенное значение в поддержании достаточной работоспособности, высокого психофизиологического тонуса и оперативной (рабочей) бдительности. Применение специального комплекса физических упражнений благодаря возрастающему потоку нервных импульсов к центральной нервной системе со стороны мышечного анализатора в определенной мере компенсирует неблагоприятное воздействие малоподвижного образа жизни. Для устранения влияния монотонности и однообразия обстановки кабины и характера выполняемой работы необходимо рациональное чередование трудовых операций, разнообразие и достаточная степень сложности выполняемой работы. Предполагается, в частности, не слишком увлекаться автоматизацией всех рабочих процессов, а оставить ряд из них неавтоматизированными с целью обеспечения необходимой нагрузки анализаторов человека. Эффективной компенсацией внешней информационной недостаточности является интеллект, умственный багаж человека, его умение организовать свои мысли, идеи.

Важное значение имеет эмоциональная окраска деятельности космонавта. Как известно, снижение эмоционального тонуса ведет к падению уровня работоспособности. Для создания благоприятного эмоционального фона и повышения функциональных способностей центральной нервной системы рекомендуют некоторые фармакологические средства. Эти средства могут также менять пороги раздражения или оказывать положительное влияние на взаимодействие функций различных анализаторов.

Большое значение следует придавать возможности применения в длительных космических полетах некоторых физиологических стимуляторов. Так, например, прием глюкозы и больших (фармакодинамических) доз некоторых водорастворимых витаминов (аскорбиновая кислота - 300 мг, витамин Р - до 150 мг, витамин B₁ - 25 мг, парааминобензойная кислота - 50 мг и др.) приводит к повышению общего физиологического тонуса и снижению напряжения у летчиков, выполняющих сложные полеты. Эксперименты по изоляции показали, что орган зрения должен находиться в непрерывном действии, в условиях смены освещенности и цветовой гаммы, иначе теряется способность восприятия устойчивого образа. Это имеет значение в условиях космического полета при работе с приборами у пульта управления, так как длительное напряжение внимания на фоне общего информационного ограничения и монотонности обстановки может приводить к определенной перегрузке зрительного анализатора при недогрузке слухового, мышечного и других.

В орбитальных полетах космических кораблей было уделено достаточно внимания созданию "стимулирующей психологической обстановки" путем радиопереговоров с космонавтами, слушания музыки по радио, сеансов телевидения, выполнения различных исследовательских заданий и т. п. Как пишет Г. Т. Береговой, в течение всего полета его ободряли голоса товарищей-космонавтов, находящихся на станциях слежения, в каюте орбитального отсека "Союза-3" звучали мелодии широковещательных радиостанций.

Полагают, что периодические изменения интерьера космического корабля в длительном полете, отвечающие физиологическим требованиям человека и его индивидуальным запросам, могут снизить влияние изоляции. Имеются также предложения создать в кабине космического корабля привычное земное предметно-пространственное окружение, причем путь имитации земной обстановки лежит не столько через воссоздание ее (это чрезвычайно трудно сделать), сколько через стилизацию ее в обобщенном виде при помощи средств изобразительных искусств. В кабине космонавта, как в своеобразном зеркале, могут быть отражены времена года и суток, родной пейзаж, все то, что благоприятно отражается на настроении и эмоциональных переживаниях космонавта. Большое внимание при этом уделяется окраске интерьера кабины, приданию определенных форм и пропорций окружающим предметам, умелому освещению кабины (создание светотеней, бликов, полутонов и т. д.). В интерьере кабины космического корабля могут найти место и элементы живой природы (например, цветы из "космической оранжереи"), что доставит огромное эмоциональное удовольствие космонавтам, будет разнообразить их Жизнь в длительном межпланетном полете.