"Cyborgs e espaço"

Fonte: Cyberneticzoo

(reproduzido com permissão da revista Astronautics, edição de setembro de 1960)

Em vez de tentar em todos os lugares criar uma aparência de um planeta nativo, é muito mais lógico mudar a si mesmo de acordo com um ambiente extraterrestre ... uma das maneiras de alcançar um resultado pode ser sistemas de órgãos artificiais que aumentam a capacidade de uma pessoa de autocontrole inconsciente.

Voar para o espaço desafiou a humanidade, não apenas no sentido tecnológico, mas também no sentido moral, dando a todos uma razão para se tornar um participante ativo na evolução biológica pessoal. O progresso científico no futuro pode permitir que as pessoas existam em condições completamente diferentes do que estamos acostumados a chamar de "natural".

Começamos a entender como a homeostase funciona e ficou claro quanto seria necessário avançar na compreensão dos princípios de seu governo autônomo, a fim de resolver o problema de adaptar uma pessoa a qualquer ambiente. No entanto, por muitos anos, a evolução não poderia oferecer outra opção senão o ajuste gradual. Agora é real, sem esperar favores da variabilidade hereditária , passar para o próximo estágio, mudando o modo de vida familiar das pessoas através de adições bioquímicas, fisiológicas e eletrônicas. De fato, de muitas maneiras, a estabilidade do equilíbrio interno de qualquer organismo conhecido é devida a fatores externos. Mas nós e você, hibernando animais e peixes poiquotérmicos , temos maneiras completamente diferentes de manter a temperatura de trabalho em relação ao "mundo exterior do corpo".

De maneiras diferentes, a vida também resolve outro problema - a respiração. Mamíferos, peixes, insetos e plantas, cada espécie é perfeitamente adaptada às limitações em que vive. Mas se alguém quer ir além dos limites de sua existência, ele imediatamente enfrenta um problema "intransponível".

No entanto, é tão "intransponível"? É claro que o peixe não será capaz de sair da água, se ela quiser neste exato segundo. Mas suponha que o peixe tenha inteligência e recursos suficientes, entenda em bioquímica e fisiologia, tenha um mestrado em engenharia e cibernética e também utilize excelentes laboratórios - esse peixe provavelmente seria capaz de construir um dispositivo que lhe permita respirar ar e andar no chão sem a presença de pulmões e pernas.

Em breve, os cientistas terão informações suficientes para criar dispositivos que permitirão que uma pessoa realize truques semelhantes. Agora estamos muito interessados ​​no espaço. Como mudar para viver nela sem prejudicar a si mesmo? Uma cápsula minúscula com uma atmosfera artificial passará como um abrigo temporário, mas esse abrigo é extremamente perigoso, porque somos como peixes que levaram um balde de água para aterrissar na esperança de sobreviver. Este "balão" é muito vulnerável.

Ao tentar planejar pelo menos um vôo interplanetário, os biólogos imediatamente têm muitas perguntas diferentes. A realidade de longas expedições, não em dias, meses ou anos, mas em vários milênios, pode se tornar tão severa que todas as abordagens existentes à psicologia e fisiologia da tripulação devem ser repensadas.

Este é, de fato, o nosso artigo. Algumas soluções podem ser implementadas no nível atual de desenvolvimento de conhecimento e tecnologia. Outros são apenas projeções de um futuro provável e mais como ficção científica. Por exemplo, as funções do sistema respiratório podem ser mantidas com métodos muito menos pesados ​​e, ao mesmo tempo, mais eficazes. Uma receita do mais próximo disponível é bastante simples: não respire!

Se você parar de tentar criar um ambiente semelhante à Terra em todos os lugares e, em vez disso, tentar se adaptar parcialmente ao espaço sideral, várias novas maneiras serão abertas. Um deles leva à idéia de que o equilíbrio biológico interno de uma pessoa que mudou através da conexão de dispositivos exógenos dará a chance de viver em casa no espaço . O sistema nervoso autônomo e as glândulas endócrinas trabalharão juntos, servindo a bioquímica que mudou para o novo mundo. Tal processo se tornará inconsciente, mas será possível intervir conscientemente. Mas, é claro, para configurar toda essa automação milagrosa corretamente, precisamos de amplo conhecimento no campo da fisiologia e da teoria de controle.

"Cyborg" - libera o "homem" para compreender

O que é necessário para um sistema máquina-homem auto-regulável? Obviamente, tudo o que é "incorporado" deve obedecer aos mecanismos de controle do próprio corpo e interagir organicamente com eles em conjunto. Para o complexo, que consiste em tecidos vivos e "detalhes" artificiais, mas funciona e parece ao mesmo tempo como um todo, propomos o termo "ciborgue". A Cyborg adiciona intencionalmente componentes externos adicionais, expandindo a gama de adaptação de seus próprios sistemas ao novo ambiente.

Se um astronauta é constantemente forçado, além de pilotar, a se envolver em vários ajustes e verificações de equipamentos, ele se torna escravo da tecnologia. A essência do “cyborg” como sistema homeostático é que o “robô”, independentemente e sem supervisão desnecessária, cuida dos assuntos “mecânicos”, descarregando a “pessoa” para pesquisas, pensamentos, ações e impressões.

Alguns dispositivos que permitem criar um “ciborgue” existem agora, por exemplo, uma bomba de cápsulas em uma unidade osmótica de design muito espirituoso, desenvolvida por S. Rose para a administração gradual de preparações bioquímicas com uma determinada intensidade. A cápsula é incorporada ao corpo e permite que você entregue uma certa substância a um órgão específico com uma frequência pré-selecionada, sem interromper o funcionamento do corpo como um todo. No momento, estão disponíveis modelos que podem operar com volumes de cerca de 0,01 mililitros por dia e funcionar por pelo menos 200 dias, e não há obstáculos para aumentar significativamente esse período. A ferramenta foi testada em coelhos, ratos e em injeções contínuas de heparina em humanos por algum período. Ao implantar animais, nenhum efeito colateral foi encontrado. Cerca de cinco anos atrás, um injetor de 7 centímetros de comprimento e 1,4 centímetros de diâmetro, pesando cerca de 15 gramas, foi introduzido repetidamente sob a pele de ratos com peso de 150 a 250 gramas sem problemas. Na foto abaixo, um rato de duzentos e vinte gramas com um injetor semelhante:


Fonte: Cyberneticzoo

(nota do tradutor: não há circuito da bomba Rose-Nelson no artigo original, por isso foi adicionado para maior clareza)


Fonte: Openi.nlm.nih.gov


Se você combinar uma cápsula osmótica com sensores e atuadores, é fácil formar um circuito que complementará os mecanismos do próprio corpo. E o desempenho da instalação pode variar dependendo da necessidade. Se você sabe o que aguarda o "cyborg", hoje você pode pré-selecionar as substâncias ativas apropriadas.

Por exemplo, a pressão sistólica pode ser regulada pela introdução de vasodilatadores ou adrenostimulantes, levando-o ao nível desejado. Mas é claro que isso implica que sabemos exatamente que tipo de pressão arterial é necessária para diferentes condições do espaço sideral.

Como é difícil dizer qual é o limite "normal", se estamos falando sobre as capacidades fisiológicas e psicológicas das pessoas, mas podemos definir o nível mínimo com base nas observações de iogues e hipnotizadores. Até os novatos da Escola de Yoga demonstram incrível controle muscular; A hipnose pode ser útil do ponto de vista de que é difícil imaginar como a desunião na equipe, o hábito de interpretar livremente instruções ou a falta de vontade de executar tarefas atribuídas se manifestarão em voos de longa distância.

Como estão sendo desenvolvidos novos produtos que aumentam a hipnabilidade, o uso da hipnose ao mesmo tempo que os produtos farmacêuticos parece atraente.

Dificuldades psicofisiológicas

Vamos agora abordar alguns problemas específicos de natureza fisiológica e psicológica, que se manifestam em vôos espaciais, e tentar refletir sobre como a flexibilidade do "ciborgue" ajudará a processar as necessidades naturais "humanas".

Vigília. Para voos relativamente curtos, de algumas semanas a meses, seria aconselhável manter o astronauta constantemente acordado e em um estado de máxima preparação para o inesperado. Até o momento, isso pode ser alcançado com a ajuda de psicoestimulantes, combinados com medicamentos adicionais. Se o vôo durar pelo menos um mês ou mais, graças às drogas, apenas algumas horas de sono por dia serão suficientes. Os testes mostram que, nesse modo, a produtividade está aumentando em vez de cair, portanto, essa técnica parece bastante praticável.

O efeito da radiação. Um dos subsistemas do “ciborgue” será definitivamente um detector de radiação combinado com uma bomba osmótica para introduzir automaticamente radioprotetores nas doses certas. As experiências da Escola Militar de Medicina Aeroespacial da Força Aérea dos EUA em macacos mostraram maior resistência à radiação com uma mistura de aminoetilisotiourato e cisteína.

Metabolismo e controle da hipotermia. No caso de um vôo longo, o consumo projetado por pessoa por dia é de 5 kg - um quilograma de oxigênio, 2 kg de líquido e 2 kg de comida - o que causa certas dificuldades. Por períodos superiores a um ano, com o pressuposto de que "todos os equipamentos funcionam sem falhas e avarias", é lógico colocar a tripulação no sono e acordar apenas em situações de emergência. A hipotermia é uma boa opção para diminuir o metabolismo e reduzir o consumo de "combustível humano". A combinação de resfriamento do corpo, sangue através de derivações arteriovenosas e hibernação (através do efeito na glândula pituitária), por si só ou em conjunto com produtos farmacêuticos, permitirá adormecer e estabilizá-lo por um longo tempo. Uma maneira mais preferível seria forçar o centro de termorregulação a baixar a temperatura corporal por conta própria, sem meios externos.

Saturação com oxigênio e remoção de dióxido de carbono. Curiosamente, não há oxigênio no espaço, não apenas não há nada a respirar, mas também há dificuldades com a remoção de dióxido de carbono, calor e líquido acumulados no processo. Se havia uma célula eletroquímica "reversa" (nota do tradutor: célula eletroquímica "comum", também é uma "célula combustível", converte produtos químicos em eletricidade; portanto, "reverso" implica transformações químicas sob a influência da eletricidade) , que decompõe o dióxido de carbono em componentes , permitindo remover o carbono e retornar o oxigênio ao ciclo respiratório, a necessidade dos pulmões desapareceria. Esse sistema, alimentado por energia solar ou atômica, tornaria a respiração desnecessária. No entanto, a possibilidade de respirar habitualmente em uma atmosfera adequada pode ser deixada, retornando-a simplesmente desligando os transdutores eletroquímicos.

Fornecimento e descarga de líquidos. Para garantir o equilíbrio de fluidos como um todo, você pode instalar derivações dos ureteres para a circulação venosa, removendo ou convertendo simultaneamente substâncias nocivas. A esterilização do trato gastrointestinal, juntamente com a nutrição intravenosa ou intragástrica, reduzirá ao mínimo a quantidade de matéria fecal e também poderá ser reciclada.

Enzimas. Ao resfriar o corpo, a atividade de diferentes enzimas será diferente da nominal. Obviamente, ninguém se envolveu em um estudo sistemático do efeito de agentes químicos ou farmacológicos na atividade enzimática, mas, sem dúvida, é de vital importância influenciá-los se brincarmos com a temperatura. Novamente, devido ao fato de que todo o metabolismo é impulsionado por enzimas, idéias intrigantes vêm à mente. Por exemplo, alguns microorganismos em laboratório sob a influência de radiação são convertidos de aeróbicos em anaeróbicos, e a análise de seu sistema enzimático pode fornecer uma compreensão de como alterar o ser humano de acordo. Assim, os pesquisadores podem estar preparados para uma composição específica de gases da atmosfera.

O aparelho vestibular. A desorientação ou o desconforto usual causado pela falta de peso pode ser superado com drogas, drenagem temporária ou vice-versa, enchendo completamente o ouvido interno com líquido e muitos outros métodos, incluindo os puramente químicos. A hipnose também pode ajudar.

Sistema cardiovascular. Ao estudar o papel do sistema cardiovascular (a seguir denominado CCC) na homeostase, a aplicação da teoria de controle a esses estudos produziu resultados tão frutíferos que podemos discutir com segurança como “cyborgizar” o CCC. Injetar substâncias como epinefrina , reserpina , digital , anfetamina , com a ajuda dos injetores Rose, mudará o trabalho do CCC sob a situação especificada. Também é possível alterar o trabalho do CVS, bem como cadeias homeostáticas específicas, ajustando a frequência cardíaca ou aplicando estimulação elétrica a certos nós nervosos com a participação do cérebro ou de um sinal externo.

Tom muscular. Uma estadia prolongada no líquido (nota do tradutor: aparentemente, ele visa compensar sobrecargas imergindo o astronauta em uma cápsula com líquido) ou simplesmente uma falta de atividade física levará a uma diminuição do tônus ​​muscular. Apesar do fato de que uma diminuição da temperatura corporal e da taxa metabólica reduzirá indubitavelmente as consequências negativas, são necessários mais estudos para entender a química do processo e sintetizar um produto farmacêutico protetor.

Distorção da percepção. A visão em uma atmosfera rarefeita ou em sua completa ausência funciona um pouco diferente do que estamos acostumados na Terra. Portanto, você deve prestar atenção à criação de ambientes de teste nos quais você pode se acostumar com os recursos da percepção mesmo antes do início. Uma parte importante do problema é a falta de pontos de referência no espaço, e isso gera efeitos como uma ilusão autocinética . Se possível, essas coisas também devem ser suprimidas com a ajuda de produtos farmacêuticos.

Pressão externa. Com pressão externa abaixo de 60 mm Hg. Art. o sangue começa a ferver mesmo a 36,6 graus Celsius. Portanto, se o astronauta planeja caminhar sobre a pele mesmo sem um traje compensador , serão necessários métodos para baixar a temperatura de trabalho para um valor tal que a pressão de vapor dos fluidos internos não exceda a capacidade de retenção do tecido. Outro motivo para esfriar o corpo.

Flutuações na temperatura externa. Se, com valores "extremos", você inevitavelmente precisar se refugiar dentro da espaçonave, algumas pessoas "aceitáveis" poderão suportar mesmo fora dela. É possível obter conforto controlando a reflexão e a absorção de calor por roupas de proteção feitas de material poroso e o uso de substâncias que mudam de cor e, como resultado, protegem eficazmente a radiação ultravioleta. Será um traje sensível à luz com regulação química da refletividade para manter o microclima desejado.

Gravidade Outra relação de forças gravitacionais e inerciais com forças moleculares, entre outras coisas, alterará a taxa de processos bioquímicos. Provavelmente, seremos capazes de melhorar a qualidade de vida de um astronauta com mais ou menos gravidade que a Terra, por uma combinação de regulação da temperatura corporal e medicamentos.

Campos magnéticos. O ajuste da bioquímica e da termorregulação também pode diminuir ou aliviar certas consequências causadas pelos campos magnéticos do espaço.

Falta de irritantes e atividade. Como uma espécie de privação sensorial , há imutabilidade sensorial, isto é, falta de estímulos, um inseto de astronautas. Na maioria dos experimentos sobre privação sensorial, foi a imutabilidade que causou desconforto e, em casos extremos, o aparecimento de condições semelhantes à psicose. Mas a invariabilidade, impossibilidade ou limitação das ações pode ser muito mais perigosa do que a imutabilidade das sensações, uma vez que a maioria dos sujeitos do experimento geralmente menciona o desejo de "fazer pelo menos alguma coisa". Em primeiro lugar, o desenvolvimento de cenários de trabalho nos quais cada ação será acompanhada por uma resposta sensorial significativa pode ajudar aqui. Em segundo lugar, os medicamentos também são úteis aqui para aliviar a tensão acumulada. Uma vez que ações sem sentido e inúteis, bem como tentativas óbvias de evocar pelo menos alguma sensação, são sintomas muito alarmantes.

Psicoses.Apesar de toda a preocupação inicial com os viajantes espaciais, é claro, existe o risco de que, em algum lugar no meio das vastas extensões interestelares, alguém mude de idéia e, nesse caso, nenhum mecanismo servo ainda foi inventado. E embora uma bomba osmótica carregada com fenotiazinas altamente eficazes misturadas com reserpina possa entrar no kit de emergência , um paciente sonolento geralmente não reconhece a anormalidade de seu comportamento, emoções ou pensamentos e, por esse motivo, se recusa a tomar medicamentos. Em tal situação, com uma avaliação correta da condição do indivíduo, deve ser possível ativar o fornecimento de medicamentos remotamente da Terra ou pelas mãos de um dos membros da tripulação.

Entre a vida e a morte.Não devemos perder de vista a possibilidade de uma emergência não planejada, que levará a ferimentos extremamente dolorosos para o astronauta ou outro tormento. Nesse caso, ele deve ser capaz de cair em algum tipo de estado inconsciente, se considerar necessário. A melhor saída é considerar um sono prolongado induzido eletronicamente ou farmacologicamente.

Outras dificuldades

Obviamente, com a ajuda da farmacologia, pode-se derrotar não menos que um número de problemas que não se enquadram nessa lista devido a restrições no volume de publicação. São coisas como náusea, tontura, enjôo, necessidades sexuais, tolerância à vibração e assim por diante.

No entanto, todas as opções acima são apenas uma tentativa de fazer você pensar sobre o que "cyborg" pode nos dar no contexto de viagens espaciais. Mesmo apesar de alguma "irrealidade" das abordagens expressas, muitos notarão referências à literatura técnica soviética contando sobre pesquisas nas mesmas áreas. Os russos oferecem uma saturação preliminar da atmosfera com oxigênio nos estágios iniciais do lançamento; relatar o efeito no aparelho vestibular combinando cirurgia com medicamentos; estudar as características da percepção do olho e os princípios de seu movimento ao construir uma imagem visual; descubra como uma diminuição da temperatura afeta a pressão nos vasos e assim por diante.

O sucesso em responder a muitas questões técnicas relacionadas a vôos espaciais por meio da adaptação do organismo ao meio ambiente, e não vice-versa, será não apenas um passo significativo no progresso científico, mas também abrirá um novo e vasto espaço para a determinação humana.

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