"Cyborgs y espacio"

Fuente: Cyberneticzoo

(reimpreso con permiso de la revista Astronautics, edición de septiembre de 1960)

En lugar de intentar en todas partes crear una apariencia de planeta nativo, es mucho más lógico cambiarse de acuerdo con un entorno extraterrestre ... una de las formas de lograr un resultado puede ser un sistema de órganos artificiales que aumente la capacidad de una persona para el autocontrol inconsciente.

Volar al espacio desafió a la humanidad, no solo en el sentido tecnológico, sino también en el sentido moral, dando a todos una razón para convertirse en un participante activo en la evolución biológica personal. El progreso científico en el futuro puede permitir que las personas existan en condiciones completamente diferentes de lo que estamos acostumbrados a llamar "naturales".

Comenzamos a entender cómo funciona la homeostasis, y quedó claro cuánto sería necesario avanzar en la comprensión de los principios de su autogobierno para resolver el problema de adaptar a una persona a cualquier entorno. Sin embargo, durante muchos años, la evolución no pudo ofrecer otra opción que el ajuste gradual. Ahora es real, sin esperar favores de la variabilidad hereditaria , pasar a la siguiente etapa, cambiando la forma de vida familiar para las personas a través de adiciones bioquímicas, fisiológicas y electrónicas. De hecho, en muchos sentidos, la estabilidad del equilibrio interno de cualquier organismo conocido se debe a factores externos. Pero nosotros y usted, hibernando animales y peces poiquilotérmicos , tenemos formas completamente diferentes de mantener la temperatura de trabajo en relación con el "mundo exterior del cuerpo".

De diferentes maneras, la vida también resuelve otro problema: la respiración. Mamíferos, peces, insectos y plantas, cada especie se adapta perfectamente a las limitaciones en las que vive. Pero si alguien quiere ir más allá de los límites de su existencia, inmediatamente se enfrenta a un problema "insuperable".

Sin embargo, ¿es tan "insuperable"? Está claro que el pez no podrá salir del agua, si ella lo quiere en este mismo momento. Pero supongamos que el pez tiene inteligencia y recursos suficientes, entiende en bioquímica y fisiología, recibió una maestría en ingeniería y cibernética, y también utiliza excelentes laboratorios: tal pez probablemente podría construir un dispositivo que le permita respirar aire y caminar en el suelo sin La presencia de pulmones y piernas.

Pronto, los científicos tendrán suficiente información para crear dispositivos que permitirán a una persona realizar trucos similares. Ahora estamos muy interesados ​​en el espacio. ¿Cómo cambiar para vivir en él sin hacerte daño? Una pequeña cápsula con una atmósfera artificial pasará como un refugio temporal, pero ese refugio es extremadamente peligroso, porque somos como peces que se llevaron un balde de agua para desembarcar con la esperanza de sobrevivir. Este "globo" es demasiado vulnerable.

Al tratar de planificar al menos un vuelo interplanetario, los biólogos inmediatamente tienen muchas preguntas diferentes. La realidad de las expediciones largas, no en días, meses o años, sino en varios milenios, puede llegar a ser tan dura que todos los enfoques existentes sobre la psicología y la fisiología de la tripulación deberían ser repensados.

Este, de hecho, es nuestro artículo. Algunas soluciones pueden implementarse en el nivel actual de desarrollo de conocimiento y tecnología. Otros son solo proyecciones de un futuro probable y más como ciencia ficción. Por ejemplo, las funciones del sistema respiratorio pueden mantenerse métodos mucho menos engorrosos y al mismo tiempo más efectivos. Una receta del más cercano disponible es bastante simple: ¡no respires!

Si deja de intentar crear un entorno similar a la Tierra en todas partes y, en cambio, trata de adaptarse parcialmente al espacio exterior, se abrirán varias formas nuevas. Uno de ellos lleva a la idea de que el equilibrio biológico interno de una persona que ha cambiado a través de la conexión de dispositivos exógenos dará la oportunidad de vivir en casa en el espacio . El sistema nervioso autónomo y las glándulas endocrinas trabajarán juntas, sirviendo a la bioquímica que ha cambiado para el nuevo mundo. Tal proceso se volverá inconsciente, pero será posible intervenir conscientemente. Pero, por supuesto, para configurar correctamente toda esta automatización milagrosa, necesitamos un amplio conocimiento en el campo de la fisiología y la teoría del control.

"Cyborg" - libera al "hombre" para comprender

¿Qué se requiere para un sistema humano-máquina autorregulado? Obviamente, todo lo "incorporado" debe obedecer los propios mecanismos de control del cuerpo e interactuar orgánicamente con ellos en conjunto. Para el complejo, que consiste en tejidos vivos y "detalles" artificiales, pero que funciona y se siente al mismo tiempo como un todo, proponemos el término "cyborg". Cyborg agrega intencionalmente componentes externos adicionales, ampliando el rango de adaptación de sus propios sistemas al nuevo entorno.

Si un astronauta se ve obligado constantemente, además de pilotar, a realizar diversos ajustes y comprobaciones de equipos, se convierte en esclavo de la tecnología. La esencia del "cyborg" como sistema homeostático es que el "robot" de forma independiente y sin supervisión innecesaria se ocupa de los asuntos "mecánicos", descargando a la "persona" para la investigación, pensamientos, acciones e impresiones.

Algunos dispositivos que le permiten crear un "cyborg" existen ahora, por ejemplo, una bomba de cápsula en un accionamiento osmótico de un diseño muy ingenioso, desarrollado por S. Rose para la administración gradual de preparaciones bioquímicas con una intensidad dada. La cápsula está integrada en el cuerpo y le permite administrar una determinada sustancia a un órgano específico con una frecuencia preseleccionada, de ninguna manera interrumpe el funcionamiento del cuerpo como un todo. Por el momento, hay modelos disponibles que pueden operar con volúmenes de aproximadamente 0.01 mililitros por día y funcionar durante al menos 200 días, y no hay obstáculos para aumentar significativamente este período. La herramienta se probó en conejos, ratas, así como para inyecciones continuas de heparina en humanos durante algún tiempo. Al implantar animales, no se encontraron efectos secundarios. Hace unos cinco años, un inyector de 7 centímetros de largo y 1,4 centímetros de diámetro, que pesaba unos 15 gramos, se introdujo repetidamente debajo de la piel de ratas que pesaban 150-250 gramos sin ningún problema. En la foto de abajo, una rata de doscientos veinte gramos con un inyector similar:


Fuente: Cyberneticzoo

(Nota del traductor: no hay un circuito de bomba Rose-Nelson en el artículo original, por lo que se agregó para mayor claridad)


Fuente: Openi.nlm.nih.gov


Si combina una cápsula osmótica con sensores y actuadores, es fácil formar un circuito que complemente los mecanismos del cuerpo. Y el rendimiento de la instalación puede variar según la necesidad. Si sabe lo que le espera al "cyborg", hoy puede preseleccionar los principios activos apropiados.

Por ejemplo, la presión sistólica puede regularse mediante la introducción de vasodilatadores o adrenostimulantes, llevándola al nivel deseado. Pero, por supuesto, esto implica que sabemos exactamente qué tipo de presión arterial se requiere para diferentes condiciones del espacio exterior.

Dado que es difícil decir cuál es el límite "normal", si estamos hablando de las capacidades fisiológicas y psicológicas de las personas, pero podemos establecer la barra mínima basada en las observaciones de yoguis e hipnotizadores. Incluso los novatos de la Escuela de Yoga demuestran un increíble control muscular; La hipnosis puede ser útil desde el punto de vista de que es difícil incluso imaginar cómo la desunión en el equipo, el hábito de interpretar libremente las instrucciones o la falta de voluntad para realizar las tareas asignadas se manifestarán en vuelos de larga distancia.

Dado que se están desarrollando nuevos productos que aumentan la capacidad de hipnosis, el uso de la hipnosis al mismo tiempo que los productos farmacéuticos parece atractivo.

Dificultades psicofisiológicas

Pasemos ahora a algunos problemas específicos de naturaleza fisiológica y psicológica, que se manifiestan en los vuelos espaciales, y tratemos de reflexionar sobre cómo la flexibilidad del "cyborg" ayudará a procesar las necesidades naturales "humanas".

La vigilia Para vuelos relativamente cortos de unas pocas semanas a meses, sería aconsejable mantener al astronauta constantemente despierto y en un estado de máxima preparación para lo inesperado. Hasta la fecha, esto se puede lograr con la ayuda de psicoestimulantes, combinados con medicamentos adicionales. Si el vuelo dura al menos un mes o más, entonces, gracias a las drogas, solo bastará un par de horas de sueño por día. Las pruebas muestran que, en este modo, la productividad aumenta en lugar de disminuir, por lo que esta técnica parece bastante práctica.

El efecto de la radiación. Uno de los subsistemas del "cyborg" definitivamente será un detector de radiación combinado con una bomba osmótica para introducir automáticamente radioprotectores en las dosis correctas. Los experimentos de la Escuela Militar de Medicina Aeroespacial de la Fuerza Aérea de EE. UU. En monos han demostrado una mayor resistencia a la radiación con una mezcla de aminoetilisotiourato y cisteína.

Metabolismo y control de la hipotermia. En el caso de un vuelo largo, el consumo proyectado por persona por día es de 5 kilogramos, un kilogramo de oxígeno, 2 kilogramos de líquido y 2 kilogramos de alimentos, lo que causa ciertas dificultades. Por más de un año, con la suposición de que "todo el equipo funciona sin fallas y averías", es lógico poner a la tripulación a dormir y despertarse solo en situaciones de emergencia. La hipotermia es una buena opción para ralentizar el metabolismo y reducir el consumo de "combustible humano". La combinación de enfriamiento del cuerpo, sangre a través de derivaciones arteriovenosas e hibernación (a través de la exposición a la glándula pituitaria), solo o junto con productos farmacéuticos, permitirá conciliar el sueño y estabilizarlo durante mucho tiempo. Una forma más preferible sería forzar al centro de termorregulación a bajar la temperatura corporal por sí solo, sin medios externos.

Saturación con oxígeno y eliminación de dióxido de carbono. Por extraño que parezca, no hay oxígeno en el espacio, por lo que no solo no hay nada que respirar, también hay dificultades con la eliminación de dióxido de carbono, calor y líquido acumulado en el proceso. Si hubo una celda electroquímica "inversa" (nota del traductor: celda electroquímica "ordinaria", también es una "celda de combustible", convierte los químicos en electricidad, por lo tanto, "revertir" implica transformaciones químicas bajo la influencia de la electricidad) , que descompone el dióxido de carbono en componentes , lo que le permite eliminar el carbono y devolver el oxígeno al ciclo respiratorio, la necesidad de los pulmones desaparecería. Tal sistema, alimentado por energía solar o atómica, incluso haría que la respiración sea innecesaria como un hecho. Sin embargo, podría dejarse la posibilidad de respirar habitualmente en una atmósfera adecuada, devolviéndola simplemente apagando los transductores electroquímicos.

Suministro y descarga de líquidos. Para garantizar el equilibrio de líquidos en su conjunto, puede instalar derivaciones desde los uréteres hasta la circulación venosa, eliminando o convirtiendo simultáneamente sustancias nocivas. La esterilización del tracto gastrointestinal junto con la nutrición intravenosa o intragástrica reducirá la cantidad de materia fecal al mínimo, y también pueden reciclarse.

Enzimas Al enfriar el cuerpo, la actividad de diferentes enzimas diferirá de la nominal. Por supuesto, nadie participó en un estudio sistemático del efecto de los agentes químicos o farmacológicos sobre la actividad enzimática, pero sin duda, es de vital importancia influir en ellos si jugamos con la temperatura. Nuevamente, debido al hecho de que todo el metabolismo es impulsado por enzimas, me vienen a la mente ideas intrigantes. Por ejemplo, algunos microorganismos en el laboratorio bajo la influencia de la radiación se convierten de aeróbicos a anaeróbicos, y el análisis de su sistema enzimático puede dar una idea de cómo cambiar el ser humano de acuerdo con ellos. Por lo tanto, los investigadores pueden estar preparados para una composición de gas específica de la atmósfera.

El aparato vestibular. La desorientación o las molestias habituales causadas por la ingravidez se pueden superar con medicamentos, drenaje temporal o viceversa, llenando completamente el oído interno con líquido y muchos otros métodos, incluidos los puramente químicos. La hipnosis también puede ayudar.

Sistema cardiovascular. Al estudiar el papel del sistema cardiovascular (en adelante CCC) en la homeostasis, la aplicación de la teoría de control a estos estudios arrojó resultados tan fructíferos que podemos analizar con confianza cómo "cyborgize" CCC. Inyectar sustancias como epinefrina , reserpina , digital , anfetamina con la ayuda de inyectores de Rose cambiará el trabajo del CCC en la situación dada. También es posible cambiar el trabajo del CVS, así como las cadenas homeostáticas específicas, ajustando la frecuencia cardíaca o aplicando estimulación eléctrica a ciertos ganglios nerviosos con la participación del cerebro o una señal externa.

Tono muscular Una permanencia prolongada en el líquido (nota del traductor: aparentemente, tiene la intención de compensar las sobrecargas sumergiendo al astronauta en una cápsula con líquido) o simplemente la falta de actividad física conducirá a una disminución del tono muscular. A pesar de que una disminución en la temperatura corporal y la tasa metabólica reducirán sin duda las consecuencias negativas, se requieren más estudios para comprender la química del proceso y sintetizar un producto farmacéutico protector.

Distorsión de la percepción. La visión en una atmósfera enrarecida o en su ausencia completa funciona de manera algo diferente de lo que estamos acostumbrados en la Tierra. Por lo tanto, debe prestar atención a la creación de entornos de prueba en los que pueda acostumbrarse a las características de percepción incluso antes del inicio. Una parte importante del problema es la falta de puntos de referencia en el espacio, y esto da lugar a efectos como una ilusión autocinética . Si es posible, tales cosas también deberían suprimirse con la ayuda de productos farmacéuticos.

Presión externa Con una presión externa inferior a 60 mm Hg. Art. la sangre comienza a hervir incluso a 36,6 grados centígrados. Por lo tanto, si el astronauta planea caminar sobre la piel incluso sin un traje de compensación , se requerirán métodos para bajar la temperatura de trabajo a un valor tal que la presión de vapor de los fluidos en el interior no exceda la capacidad de retención del tejido. Otra razón para enfriar el cuerpo.

Fluctuaciones en la temperatura exterior. Si, con valores "extremos", inevitablemente tienes que refugiarte dentro de la nave espacial, algunas personas "aceptables" pueden soportar incluso fuera de ella. La comodidad se puede lograr controlando la reflexión y la absorción de calor mediante ropa protectora hecha de un material poroso y el uso de sustancias que cambian de color y, como resultado, brindan una protección efectiva contra la radiación ultravioleta. Será un traje sensible a la luz con regulación química de la reflectividad para mantener el microclima deseado.

La gravedad Otra relación de las fuerzas gravitacionales e inerciales con las fuerzas moleculares, entre otras cosas, cambiará la velocidad de los procesos bioquímicos. Probablemente, podremos mejorar la calidad de vida de un astronauta con más o menos gravedad que la tierra, mediante una combinación de regulación de la temperatura corporal y medicamentos.

Campos magnéticos. El ajuste de la bioquímica y la termorregulación también pueden ralentizar o aliviar ciertas consecuencias causadas por los campos magnéticos del espacio.

Falta de irritantes y actividad. Como una especie de privación sensorial , existe la inmutabilidad sensorial, es decir, la falta de estímulos, un error de los astronautas. En la mayoría de los experimentos sobre privación sensorial, fue la inmutabilidad la que causó molestias y, en casos extremos, la aparición de afecciones similares a la psicosis. Pero la invariabilidad, la imposibilidad o la limitación de las acciones pueden ser mucho más peligrosas que la inmutabilidad de las sensaciones, ya que la mayoría de los sujetos del experimento generalmente mencionan el deseo de "hacer al menos algo". En primer lugar, el desarrollo de escenarios de trabajo en los que cada acción vaya acompañada de una respuesta sensorial significativa puede ayudar aquí. En segundo lugar, los medicamentos también son útiles aquí para aliviar la tensión acumulada. Dado que las acciones sin sentido y de aspecto inútil, así como los intentos obvios de evocar al menos alguna sensación, son síntomas muy alarmantes.

PsicosisA pesar de toda la preocupación inicial por los viajeros espaciales, por supuesto, existe el riesgo de que en algún lugar en medio de las extensiones interestelares ilimitadas alguien mueva sus mentes, y para este caso aún no se ha inventado ningún servo mecanismo. Y aunque una bomba osmótica cargada con fenotiazinas altamente efectivas mezcladas con reserpina puede ingresar al equipo de emergencia , un paciente con sueño a menudo no reconoce la anormalidad de su comportamiento, emociones o pensamientos, y por esta razón se niega a tomar medicamentos. En tal situación, con una evaluación correcta de la condición del sujeto, debería ser posible activar el suministro de drogas de forma remota desde la Tierra o por las manos de uno de los miembros de la tripulación.

Entre la vida y la muerte.No debemos perder de vista la posibilidad de una emergencia fuera de diseño, que provocará lesiones extremadamente dolorosas para el astronauta u otro tormento. En este caso, debería poder caer en algún tipo de estado inconsciente, si lo considera necesario. La mejor salida consideramos un sueño prolongado inducido electrónicamente o farmacológicamente.

Otras dificultades

Por supuesto, con la ayuda de la farmacología, uno puede vencer no menos de una serie de problemas que no caen en esta lista debido a restricciones en el volumen de publicación. Estas son cosas como náuseas, mareos, mareos, necesidades sexuales, tolerancia a las vibraciones, etc.

Sin embargo, todo lo anterior es solo un intento de hacerle pensar en lo que el "cyborg" nos puede dar en el contexto de los viajes espaciales. Incluso a pesar de cierta "irrealidad" de los enfoques expresados, muchos notarán referencias a la literatura técnica soviética que habla sobre la investigación en las mismas áreas. Los rusos ofrecen una saturación preliminar de la atmósfera con oxígeno en las primeras etapas del lanzamiento; informar sobre el efecto sobre el aparato vestibular combinando cirugía con medicamentos; estudie las características de percepción del ojo y los principios de su movimiento cuando construya una imagen visual; descubra cómo una disminución de la temperatura afecta la presión en los vasos, y así sucesivamente.

El éxito al responder muchas preguntas técnicas relacionadas con los vuelos espaciales a través de la adaptación del organismo al medio ambiente, y no al revés, no solo será un importante paso adelante en el progreso científico, sino que también abrirá un nuevo y vasto espacio para la decisión humana.

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