Klimatická komora prověřila i astronauta v záloze

Měřit lidský stres přesněji než kdykoliv předtím je cílem projektu ICARUS ARMOR financovaného Evropskou kosmickou agenturou (ESA).

Tým výzkumníků z VUT pod vedením firmy Uptimai minulý týden testoval dobrovolníky v klimatické komoře na Fakultě strojního inženýrství. Testu se zúčastnil i major Aleš Svoboda, záložní astronaut ESA.

Příprava testu v klimatické komoře. Foto Václav Koníček VUT

„V klimatické komoře právě vidíme kolegu. Teď pouze deset minut v klidu sedí a zvyká si na prostředí. Za chvíli mu donesu tablet, na kterém podstoupí test kognitivních funkcí,“ vysvětluje vedoucí výzkumu Vratislav Šálený za Fakultu strojního inženýrství. Nejde přitom o ledajaký test, stejný je používán při NASA’s Twins Study k testování kognitivních funkcí astronautů na Mezinárodní vesmírné stanici. „Jde o to, vystavit testovaného velmi intenzivní kognitivní zátěži. Což se nám přesně hodí, protože cílem našeho výzkumu je měření stresu. Pilotně jsme v rámci testu vyzkoušeli indukci kognitivní zátěže také pomocí prostředků virtuální reality ve spolupráci s firmou Deloitte,“ dodává Šálený.

Testované osoby čekají v klimatické komoře celkem dva pobyty. První za běžných podmínek při pokojové teplotě, druhý při zvýšené teplotě pocitově připomínající poměrně nepříjemné tropické klima. V obou případech má baterie náročných neuropsychologických testů, které byly speciálně navrženy pro vysoce výkonné astronauty, zvýšit mentální zátěž, a tím i stresovou reakci testovaného. Ve druhém případě se pak jako stresor přidává i zmíněná vysoká teplota a vlhkost.

Jana Kolářová s majorem Alešem Svobodou. Foto Václav Koníček VUT

Zatímco inženýři ze strojní fakulty vytvářejí v klimatické komoře potřebné podmínky, samotné měření tělesných funkcí řeší odborníci na biomedicínské inženýrství ze sousední Fakulty elektrotechniky
a komunikačních technologií (FEKT). „Během měření sledujeme jednosvodové EKG, dechovou frekvenci sledujeme pomocí snímače umístěného v hrudním pásu, na kterém máme dodatečně umístěné i snímače tělesné teploty. Testovaný používá také měřicí masku metalyzéru, díky kterému získáme údaje
o vydechovaném CO₂, což je jeden z důležitých parametrů pro výpočet stresové zátěže,“ vyjmenovává Jana Kolářová z Ústavu biomedicínského inženýrství. A dodává, že průběh celého měření byl předem schválen etickou komisí a všichni testovaní byli před začátkem experimentu podrobně seznámeni s celým průběhem měření.

Aleš Svoboda v klimatické komoře. Foto Václav Koníček VUT

Jeden z přístrojů obsluhuje student Dominik Bachratý, který na VUT studuje program Sportovní technologie. „Ve druhém a třetím ročníku musíme v rámci profesně zaměřeného studijního programu absolvovat 480 hodin odborné praxe. Zaujala mě měření fyziologie tělesné zátěže, která se dělají u nás na Centru sportovních aktivit. Nechal jsem se zaškolit a nyní pomáhám s měřením v laboratoři,“ vysvětluje Bachratý, který se tak během studia dostal k opravdovému výzkumu. Během testu v klimatické komoře má na starosti obsluhu zmíněné „masky“, což je ve skutečnosti velmi sofistikovaný komplexní nástroj pro analýzu výměny plynů. „Zajímá nás spotřeba kyslíku a produkce CO₂, případně ventilační kvocienty, poměr respirační výměny
a tepová frekvence,“ vysvětluje, zatímco chystá přístroj na další měření.

Vratislav Šálený s majorem Alešem Svobodou. Foto Václav Koníček VUT

Hranice (ne)zdravého stresu

Stres je pro člověka do jisté míry přirozený a umí se s ním vypořádat. „Lidské tělo je uzavřený systém. Ve chvíli, kdy jste vystaveni stresujícím podmínkám, tělo okamžitě reaguje a spouští mechanismy, které se snaží  vaše tělo udržet v optimálních podmínkách,“ vysvětluje Kolářová. Zatímco všichni předchozí testovaní jsou vzorkem standardní mladé populace, posledním testovaným  je major Aleš Svoboda. „U pilotů nebo sportovců – obecně u trénovaných jedinců – organismus na změny reaguje rychleji a tělu vůbec nedovolí tak velké výkyvy, jaké můžeme vidět u netrénovaného člověka. Z tohoto důvodu nám přišla účast majora Svobody v testu velmi zajímavá. Máme možnost srovnání měřených fyziologických změn u skupiny mladých netrénovaných jedinců s pilotem, u kterého předpokládáme odlišný průběh,“ dodává Kolářová.

Jana Kolářová s majorem Alešem Svobodou. Foto Václav Koníček VUT

Bojový pilot a od loňského podzimu také člen záložního týmu astronautů ESA má všechny předpoklady vymykat se z výsledků ostatních měření. A první dojmy po testu potvrzují, že je na podobné podmínky zvyklý. „Teplotně to bylo v pohodě, testy mě bavily. Takže vystresovaný jsem asi úplně nebyl,“ říká s úsměvem
a dodává, že podobné testy jako pilot podstupuje často. „Nedávno na konferenci jsme se bavili o tom, že stres - pokud nepřekročí určitý limit - je vlastně užitečný. Je to kompenzační mechanismus organismu
a příprava na zátěžovou situaci. Takže být lehce ve stresu je v podstatě dobré,“ hodnotí.

Získaná data z měření zpracuje firma Uptimai, český startup, který se zabývá pravděpodobnostním modelováním, a to jak pro potřeby průmyslu, tak i kosmického výzkumu. Výsledkem vývoje má být nositelné zařízení, které umí upozornit uživatele, že se jeho úroveň stresu blíží problematické hranici. Technologie má k měření markerů stresu v lidském těle využívat i pokročilé algoritmy a metody strojového učení pro zpracování fyziologických dat. „Cílem je vytvořit komplexní systém monitorování stresu v reálném čase, který bude možné využít v řadě oblastí: od zdravotníků, přes hasiče, až po civilní zaměstnance ve vysoce stresových situacích,“ vysvětluje výzkumník Šálený. Pokud výzkum zdárně dospěje do konce, půjde o další příklad, kdy mohou z původně kosmického výzkumu profitovat i lidé na zemi.

Příprava testu v klimatické komoře. Foto Václav Koníček VUT

Že má výzkum vesmíru přínos i pro běžný život nepochybuje ani Aleš Svoboda. „Myslím, že není jen otázkou, zda budeme mít vlastní českou družici nebo astronauta. Do byznysu se promítá i investice do kosmického výzkumu. I proto bychom měli mít jako země trochu větší cíle, nebo nám ujede vlak, protože
i země jako Polsko nebo Maďarsko do toho šlapou daleko víc než my. My se zatím v oboru snažíme alespoň vrátit tam, kde jsme byli někdy v 70. letech. Slušely by nám větší ambice,“ uzavírá Svoboda.

Autor: Tisková zpráva Vysoké učení technické v Brně.