Únava a ztráta spánku během letu do vesmíru

Specialistka mise Margaret R Seddon se zavázanýma očima spí v modulu SLS-1

Lidské lety do vesmíru často vyžadují, aby posádky astronautů vydržely dlouhou dobu bez odpočinku. Studie ukázaly, že nedostatek spánku může způsobit únavu, která vede k chybám při plnění kritických úkolů . Také jedinci, kteří jsou unaveni, často nemohou určit stupeň svého poškození. Astronauti a pozemní posádky často trpí následky nedostatku spánku a narušení cirkadiánního rytmu. Únava způsobená ztrátou spánku, přesouváním spánku a přetížením prací může způsobit chyby ve výkonnosti, které vystavují účastníky vesmírných letů riziku ohrožení cílů mise, jakož i zdraví a bezpečnosti osob na palubě.

Chronická ztráta spánku může mít vliv na výkonnost podobně jako celková ztráta spánku a nedávné studie ukázaly, že kognitivní porucha po 17 hodinách bdění je podobná poruše ze zvýšené hladiny alkoholu v krvi.

Bylo naznačeno, že přetížení prací a cirkadiánní desynchronizace mohou způsobit zhoršení výkonu. Ti, kteří vykonávají práci na směny, trpí zvýšenou únavou, protože načasování jejich spánkového/budíčkového rozvrhu není synchronizováno s přirozeným denním světlem (viz Shift Work Syndrome). Jsou náchylnější k autonehodám a pracovním úrazům a také ke snížené kvalitě práce a produktivitě práce v zaměstnání.

Pozemní posádky v NASA jsou také ovlivněny slam shifting (spánkový posun) při podpoře kritických operací Mezinárodní vesmírné stanice během nočních směn.

Letecký inženýr Nikolaj M. Budarin, používá počítač ve spánkové stanici v servisním modulu Zvezda na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS).

Kosmonaut Jurij Usačov ve svém spacím kupé na Miru, zvaném Kajutka

Vedení NASA má v současné době zavedeny limity, které omezují počet hodin, v nichž mají astronauti plnit úkoly a události. To je známé jako „standardy způsobilosti k výkonu služby“. Současný nominální počet pracovních hodin kosmických posádek je 6,5 hodiny denně a neměl by překročit 48 hodin celkem za pracovní týden. NASA definuje přetížení kritické pracovní zátěže pro posádku kosmických letů jako desetihodinové pracovní dny po dobu 3 dnů v pracovním týdnu, nebo více než 60 hodin týdně (NASA STD-3001, Vol. 1). Astronauti uvedli, že období vysoké intenzity, pracovní zátěže mohou mít za následek psychickou a fyzickou únavu . Studie z lékařského a leteckého průmyslu ukázaly, že zvýšená a intenzivní pracovní zátěž v kombinaci s narušeným spánkem a únavou může vést k významným zdravotním problémům a výkonovým chybám.

Výzkumy naznačují, že kvalita a množství spánku astronautů během pobytu ve vesmíru je výrazně sníženo oproti pobytu na Zemi. Užívání léků navozujících spánek by mohlo svědčit o špatném spánku v důsledku poruch. Studie z roku 1997 ukázala, že struktura spánku i obnovující složka spánku mohou být během pobytu ve vesmíru narušeny. Tyto poruchy by mohly zvýšit výskyt výkonnostních chyb.

Aktuální údaje o vesmírných letech ukazují, že přesnost, doba odezvy a odvolávací úkoly jsou ovlivněny ztrátou spánku, přetížením při práci, únavou a cirkadiánní desynchronizací.

Faktory, které přispívají ke ztrátě spánku a únavě

Mezi nejčastější faktory, které mohou ovlivnit délku a kvalitu spánku ve vesmíru patří:

V současné době probíhá sběr důkazů s cílem vyhodnotit vliv těchto individuálních, fyziologických a environmentálních faktorů na spánek a únavu. Hodnotí se také vliv rozvrhů práce a odpočinku, podmínek prostředí a letových pravidel a požadavků na spánek, únavu a výkonnost.

Faktory, které přispívají k cirkadiánní desynchronizaci

Expozice světlu je největším přispěvatelem k cirkadiánní desynchronizaci na palubě ISS. Vzhledem k tomu, že ISS obíhá kolem Země každých 1,5 hodiny, letová posádka zažívá 16 východů a západů Slunce denně. Slam shifting (posun spánku) je také značným vnějším faktorem, který způsobuje cirkadiánní desynchronizaci v současném prostředí kosmických letů.

Další faktory, které mohou způsobit cirkadiánní desynchronizaci v prostoru:

Ztráta spánku, genetika a prostor

K akutní i chronické částečné ztrátě spánku dochází během letu do vesmíru často kvůli provozním nárokům a z dosud zcela nepochopených fyziologických důvodů. Někteří astronauti jsou postiženi více než jiní. Výzkum na Zemi prokázal, že ztráta spánku představuje riziko pro výkonnost astronautů a že existují velké, vysoce spolehlivé individuální rozdíly ve velikosti kognitivní výkonnosti, únavy a ospalosti a spánkové homeostatické zranitelnosti vůči akutní celkové spánkové deprivaci a chronickému omezení spánku u zdravých dospělých. Stabilní, povahově podobné (fenotypové) rozdíly mezi jednotlivci pozorované v reakci na ztrátu spánku poukazují na základní genetickou složku. Data skutečně naznačují, že společné genetické variace (polymorfismy) podílející se na spánkové bdělosti, cirkadiánní a kognitivní regulaci mohou sloužit jako markery pro predikci meziindividuálních rozdílů ve spánkové homeostatické a neurobehaviorální zranitelnosti vůči omezení spánku u zdravých dospělých. Identifikace genetických prediktorů diferenciální zranitelnosti vůči omezení spánku pomůže identifikovat astronauty, kteří nejvíce potřebují protiopatření proti únavě při vesmírných letech, a informovat lékařské standardy pro získání odpovídajícího spánku ve vesmíru.

Informace o počítačové simulaci

Biomatematické modely jsou vyvíjeny k instanciaci biologické dynamiky potřeby spánku a cirkadiánního načasování. Tyto modely by mohly předpovědět astronautův výkon v poměru k únavě a cirkadiánní desynchronizaci.

Vliv nedostatku spánku na kognitivní výkonnost Porucha spánku při práci na směny Nedostatek spánku Vliv nedostatku spánku ve vesmíru

Účinek poruchy spánku na lidskou výkonnost: Metaanalytický přístup Účinky poruchy spánku na výkon při klasifikaci informační integrace Výzkumné centrum spánku a výkonnosti