Эмоциональная идея: стресс космонавтов узнают по уровню глюкозы в крови
Российские ученые намерены создать прибор для измерения уровня стресса у космонавтов на основе концентрации глюкозы в их крови. Сейчас специалисты проверяют гипотезу о взаимосвязи этих двух параметров в условиях, близких к невесомости. Затем они рассчитывают разработать носимое устройство, которое позволит непрерывно измерять уровень глюкозы без забора крови и отображать изменение уровня стресса в режиме реального времени. Прибор может пригодиться и на Земле выполняющим напряженную работу людям, допустим, шахтерам, спасателям, пилотам, пожарным. Эксперты согласны, что установить зависимость уровня стресса от концентрации глюкозы можно. Однако они подчеркивают: на уровень этого соединения в крови влияют и, например, приемы пищи и физнагрузки, поэтому составить четкую модель взаимосвязи параметров будет сложно.
Берегите нервы
В МАИ задались целью создать портативное устройство для измерения стресса у космонавтов. Разумеется, в дальнейшем оно послужит и людям на Земле. Казалось бы, уровень стресса — понятие субъективное. Однако на изменения уровня эмоционального напряжения могут указывать параметры, поддающиеся объективной оценке, в частности уровень глюкозы в крови.
— Ряд зарубежных исследований показывает, что уровень глюкозы в том числе может зависеть от стрессового воздействия на организм, — пояснила ассистент кафедры «Экология, системы жизнеобеспечения и безопасность жизнедеятельности» МАИ Ксения Сафронова. — Был проведен ряд экспериментов с крысами, который подтвердил данную зависимость. Животным вводили кортизол, так называемый гормон стресса, а затем измеряли уровень глюкозы. Оказалось, что такая взаимосвязь существует. Мы решили провести свое исследование с участием человека, и получили немного не согласующиеся между собой результаты.
Чтобы создать полноценную математическую модель зависимости стресса от концентрации глюкозы в крови у людей, ученые в сотрудничестве с ИМБП РАН провели исследование с участием человека с использованием так называемой сухой иммерсии. Это один из методов моделирования воздействия условий пониженной гравитации на организм человека. Испытуемый ложится в ванну, заполненную теплой водой и герметично закрытую сверху плотной пленкой, способной выдержать вес взрослого человека. Лежа на пленке, человек полностью погружается в воду. Такое безопорное состояние дает эффект, схожий с действием невесомости.
В ванне участник эксперимента находился неделю: ел, спал, участвовал в исследованиях, отдыхал. Одно из преимуществ такого метода — отсутствие внешних воздействий на человека и полный контроль его действий.
В ходе исследования испытуемого в ванне подвергали воздействию различных раздражителей, вызывающих как позитивную, так и негативную реакцию (то есть условные «хороший» и «плохой» стресс). Например, ему предлагали задачи на когнитивные способности или демонстрировали с помощью VR-шлема успокаивающие, образовательные, а также сюжетные видео. После этого у испытуемого измеряли уровень глюкозы и кортизола в крови. Также, как испытуемый заполнял особые психологические опросники, которые давали возможность оценить его состояние, рассказала заведующая лабораторией исследования костных и метаболических эффектов микрогравитации ИМБП РАН Галина Васильева.
— Сейчас мы стараемся понять, в каком случае стресс положительный, а в каком — отрицательный, — сообщила Ксения Сафронова. — Скорее всего, четкой взаимосвязи — например, низкий уровень глюкозы — сильный отрицательный стресс или высокий уровень глюкозы — низкий отрицательный стресс — не будет. Думаю, многое в модели зависимости будет зависеть от изменений уровня глюкозы.
Если выраженная взаимосвязь стресса и уровня глюкозы будет найдена и подтверждена, данные будут опубликованы в научной статье.
Кроме того, в модели придется учитывать влияние съеденного на сахар в крови. Впрочем, ученые отметили, что сладкое не изменяет реакцию человека на стресс коренным образом, а просто немного повышает уровень глюкозы.
На основе полученных зависимостей концентрации глюкозы от стресса в МАИ разрабатывают прибор. Он будет измерять показатель неинвазивно, то есть без забора крови, и показывать уровень стресса человека. В основе метода лежит спектрометрия. Согласно этому методу, состав объекта или жидкости устанавливают по отраженному излучению. Предполагается, что устройство будет крепиться к телу человека (например, на плечо или на пояс) и позволит непрерывно оценивать уровень стресса в режиме реального времени. Такой метод значительно упростит процедуру измерения уровня глюкозы, что особенно важно в условиях, требующих частого проведения анализов, — и на МКС, и при напряженной работе.
Без капли крови
Опрошенные эксперты «Известиями» согласны, что концентрация глюкозы в крови действительно является маркером развития стрессовой реакции, поэтому на основе этой связи можно создать некое устройство.
— После нервного потрясения кора надпочечников начинает активно вырабатывать кортизол. Этот гормон в силу своих свойств способствует производству глюкозы. Дело в том, что глюкоза — это топливо для клеток, и чем ее больше, чем эффективнее работает организм, следовательно, лучше борется со стрессом, — объяснил доцент кафедры психологии труда и инженерной психологии МГУ им. М.В. Ломоносова Артем Ковалев.
Впрочем, реализовать задуманный специалистами МАИ проект будет довольно сложно, полагает заведующий кафедрой нормальной физиологии Сеченовского университета Алексей Умрюхин.
— Главное предназначение глюкозы — обеспечение энергетического баланса организма, — пояснил эксперт. — Участие глюкозы в стрессе — лишь одна из немногих ее функций в организме. При стрессе уровень этого соединения меняться будет, однако также существенное влияние на него оказывает и ряд других процессов: прием пищи, голодание, физические упражнения, сон. Исключить их из модели зависимости уровня глюкозы от стресса будет очень сложно. После этого необходима проверка воспроизводимости данной модели у различных людей, хотя бы у отбираемых космонавтов.
Алексей Умрюхин подчеркнул, что есть показатели, более явно отражающие развитие напряжения у человека, — в частности, уровень кортизола. Совместное измерение ряда показателей повышает информативность определения состояния и надежность выводов, отметил он.
В ближайшее время коллектив планирует продолжить исследования, увеличив количество измеряемых параметров, и построить соответствующие математические модели не только для мужского, но и для женского организма. В дальнейшем предполагается внедрение «измерителей стресса» и в другие области человеческой деятельности, связанные с высоким нервным напряжением. Например, такие приборы могут пригодиться шахтерам, спасателям, пилотам, пожарным.
