Výzkumný tým: MUNI

Integrativní fyziologie je vysoce interdisciplinární obor, který se primárně zaměřuje na to, jak různé fyziologické systémy v těle pracují společně a jakým způsobem tato interakce ovlivňuje adaptaci na vnější podmínky. V prostředí vesmírných letů jsou astronauti vystaveni jedinečným problémům, např. nízké úrovni gravitace, vysoké úrovni kosmického záření nebo sociální izolaci, což může mít zásadní vliv na fungování orgánových systémů i jejich souhru. Integrativní fyziologie se snaží pochopit tyto složité interakce a vytvořit strategie, které astronautům během krátkodobých i dlouhodobých vesmírných misí pomohou minimalizovat škodlivé vlivy extrémních podmínek.

Získané poznatky pak mají široký dopad nejen pro vesmírné lety, ale také na lékařské aplikace na Zemi, například pro léčbě osteoporózy nebo v rehabilitaci pacientů či neurointenzivní péči.

Tým se zabývá primárně analýzou a zejména interpretací fyziologických signálů získaných v různých prostředí, včetně extrémních prostředí vesmíru, a rozvojem novým metod k monitorování fyziologických signálů i predikci závažných událostí na základě těchto dat.

Lucie Ráčková se s mezinárodním a interdisciplinárním týmem věnuje výzkumu člověka v kontextu vesmírné explorace a mikrogravitace. Od roku 2020 realizovala několik projektů, včetně dvou expedic do Antarktidy s Českým Antarktickým Výzkumným Programem, a šesti cvičných vesmírných misí v pěti různých zemích (CHILL ICE II, BIOGENDER - VENUS, NIKE I, Asclepios III, APICES, AMADEE-24). Výsledky těchto projektů tým prezentuje na prestižních událostech, jako jsou International Astronautical Congress nebo NASA Human Research Program Investigators Workshop.

Skupina např. s Emmou Chabani, Ph.D. (Human Design Group) a Laure Boyer, Ph.D. (SpaceshipFR a MEDES CNES) vyvinula standardizovaný protokol pro testování efektivity protiopatření proti stresu a únavě, který byl úspěšně aplikován v laboratorním experimentu a ve cvičné misi Asclepios III. Protokol je použitelný v dalších relevantních kontextech, a výsledky studií slouží k dalšímu vývoji technologií pro management stresu a optimalizaci výkonu v pracovním prostředí.

Tým se také zaměřuje na testování inovativních metod a technických řešení pro zvýšení technology readiness level. Příkladem může být testování prototypu přístroje pro měření stresu na bázi termodinamiky ve spolupráci s firmou Entrant s.r.o., nebo přístroje z Fakulty biomedicínského inženýrství na ČVUT v extrémních podmínkách. S týmem z PoliSpace, Politecnico di Milano pod vedením Davide Scarlatti vyvíjejí protiopatření proti tepelnému stresu během terénních aktivit ve cvičných misích, což bude aplikováno v Asclepios IV misi.

Další témata zahrnují interakce člověka s přírodním prostředím, technologií a členy týmu. Spolupracují s Maneeshem K. Verma (TU Delft), prof. Gabrielem De la Torre, Ph.D. (Neuropsychology and Experimental Psychology Lab v University of Cadiz), doc. Patrikem Kutílkem, Ph.D. (Fakulta biomedicínského inženýrství na ČVUT) a assoc. prof. Raphaelle Roy, Ph.D. (Neuroergonomics & Physiological Computing v ISAE-SUPAERO) na testování indikátorů uživatelské přívětivosti a pracovní zátěže spojené s používáním technologií, jako jsou drony a rovery.

Projekt s Janem Krajhanzlem, Ph.D. (katedra Environmentálních Studií MUNI) zkoumající vztah mezi člověkem a prostředím, byl úspěšně testován ve cvičných vesmírných misích a připravuje se na testování v Antarktických podmínkách a na Mezinárodní kosmické stanici. Pochopení změn vnímání prostředí v extrémních podmínkách umožňuje vyvíjet lepší protiopatření pro dlouhodobé mise i pro běžné fungování na Zemi. Pochopení změn v pro-environmentálních postojích poskytuje informace pro podporu smysluplných expedic a misí ve prospěch lidstva i přírody.

Ve spolupráci s doc. Ivou Poláčkovou Šolcovou, Ph.D. (Psychologický ústav AV ČR) a Tomášem Dosedělem, Ph.D. (katedra Sociologie MU) zkoumají hodnocení individuálních zkušeností s izolací a interakce v týmu. Tato spolupráce umožňuje důkladné zkoumání proměn a obsahu individuálních zkušeností, což je klíčové pro identifikaci specifických rizik spojených s životem a prací v extrémních podmínkách.

Od roku 2023 se také věnují výzkumu v oblasti vesmírné medicíny. Projekty ve spolupráci s doc. Petrou Bořilovou Linhartovou, Ph.D. (Laboratoř analýzy mikrobiomu), Elliott James Price, Ph.D. (Laboratoř analýzy biomarkerů) na RECETOX MU a doc. Janem Křivánkem, Ph.D. (Výzkumná skupina: Dental Development and Regeneration, Lékařská fakulta MU) se zaměřují na změny ve složení mikrobiomu a imunitních markerů během izolace v cvičné misi a vývoj a regeneraci mineralizovaných tkání v mikrogravitaci. Skupina spolupracuje také s Wasimem Ahmedem (CEO Metavisionaries), James Greenem, Ph.D. (CSO Metavisionaries, former Chief Scientist v NASA) a Space Innovation Labs na Oxford University na výzkumu aplikovaném v ICECubes Service.

S postupně se objevujícími se možnosti delších pobytů v hlubších oblastech vesmíru a s rozvojem vesmírné turistiky jsou více potřeba poznatky o reprodukčním zdraví astronautů i astronautek. Během cest do vesmíru jsou astronauti i astronautky vystaveni rizikovým faktorům, jako jsou změny gravitačních sil nebo intenzivní expozice ionizačnímu záření. Omezený počet výzkumů se dosud zaměřuje na vliv cest do vesmíru na reprodukční systém a jeho funkci, endokrinní regulaci reprodukčního systému, nebo prenatální vývoj. Výzkumy z oblasti sportu ukazují, že reprodukční funkce (např. menstruační cyklus) jsou jedním z klíčových faktorů odrážející odpověď jedince na zátěž a jejich sledování napomáhá udržovat optimální zdraví astronautů a astronautek.