随着噩梦的发生,被困在水下深处的一个小盒子里可能是许多人的噩梦之一。 但一位美国教授是故意这样做。
前美国海军潜水员、生物医学工程专家乔·迪图里 (Joe Dituri) 自 3 月 1 日以来一直居住在佛罗里达群岛水面以下 30 英尺的 55 平方米(592 平方英尺)空间中,并计划停留 100 天。
如果他能做到这一点,他将打破在海面以下栖息地停留时间最长的记录。
迪图里研究高压(当气压高于海平面时)对人体的影响。 他希望利用自己在水下度过的时间来研究生活在这种高压环境中对他的健康有何影响。
有趣的是,迪图里的努力与在潜艇上的生活有很大不同。 潜艇在水下时是密封的并保持在海平面压力下。 这意味着即使潜艇在数百米深处,压力也没有显着差异。
但迪图里的水下栖息地不会像潜艇那样在海洋和干燥的生活空间之间有任何坚固的舱口或气闸。 想象一下,将一杯水倒置并推入装满水的水槽中。
迪图里居住空间的顶部仍然存在一小团空气,其中一个房间的地板上有一池来自外面海洋的水。
这意味着他栖息地内的空气受到海洋重量的挤压,从而增加了他周围的气压。 在 30 英尺深的地方,这个栖息地内的气压大约是他在陆地上习惯的气压的两倍。
在压力之下
很少有研究调查长期暴露于高压对身体有何影响。
然而,每位经过认证的潜水员都清楚,高压可能对我们构成非常现实的威胁。 我们的身体经过几代人的进化已经适应了海平面条件,其中参与呼吸的两种主要气体(氧气和二氧化碳)是唯一可以在我们的肺部和血液之间自由穿过的两种气体。
但随着压力的增加,空气中的氮气被迫穿过我们脆弱的肺壁进入我们的血液。 这可能会导致一系列不利影响。 在 10 至 30 米(33 至 98 英尺)的深度,这可能会引起轻微的欣快感和积极的情绪。 在低于海平面约 30 米及以上的地方,它会导致类似醉酒的行为——因此得名“麻醉”。
科学家们并不完全了解为什么会发生这种情况,但这可能是由于我们大脑中神经元之间的神经递质信号传递方式发生了变化。 幸运的是,这对迪图里来说不会构成风险,因为他的深度只有十米。
健康变化
但迪图里生活在水下栖息地时预计会经历其他身体变化。
尽管栖息地有大窗户,但迪图里所接触到的阳光量仍然只有陆地上的一半。 这可能会导致他的昼夜节律出现问题——控制许多身体功能的内部“时钟”,包括我们的睡眠-觉醒周期——依赖于日光。 这可能意味着睡眠受到干扰。
迪图里面临的另一个挑战是获得足够的D. 皮肤必须接受紫外线照射才能产生这种维生素,这通常来自太阳。 迪图里生活在水下环境中时很可能无法接触到足够的维生素 D。
维生素 D 在维持健康方面发挥着关键作用骨密度、肌肉功能和免疫力。 对生活在美国宇航局模拟太空飞行的水下栖息地的人们进行的研究发现,他们有免疫功能降低仅停留 14 天后。
Dituri 需要从其他来源获取维生素 D,例如富含维生素 D 的食物、补充剂或紫外线灯– 尽量减少免疫功能的下降。
尽管迪图里将独自生活,但宇航员生活在相似的环境中报告发生的潜伏感染。 这些都是我们许多人都携带这种病毒,而我们的免疫系统通常会控制这种病毒。 如果迪图里的免疫功能出现动摇,也可能导致他生病。
除了在非常小的栖息地周围进行少量步行外,迪图里唯一的锻炼就是游泳。 由于游泳是非负重运动,因此骨骼和肌肉质量可能会损失,并且可能与宇航员在游泳期间看到的情况类似。国际空间站上的长期任务(但没那么极端)。
增加一些阻力练习,例如深蹲和弓步,可能有助于迪图里抵消肌肉和骨质的损失。
长期影响
虽然迪图里的水下栖息地与潜艇不同,但他在那里度过的时间与许多潜艇船员所忍受的时间并没有完全不同。
我们从对潜艇人员的研究中得知,尽管采取了防止这种情况发生的措施,但即使只在海面以下几个月也会产生长期影响。
例如,即使在海下两个月后,潜艇艇员的睡眠模式仍然受到干扰,并且睡眠质量也存在问题。某些激素与睡眠有关。 剧组还展示了骨骼和肌肉质量损失。 这凸显了迪图里获得足够的维生素 D 和锻炼的重要性。
当然,剩下的最大问题是长期高压会对迪图里产生什么影响。 我们对高压影响所做的研究仅关注短期暴露,这可能已经表明对伤口愈合有积极作用。
这将是一项生理上和心理上都具有挑战性的壮举,因此,尽管迪图里只是一个人,但他的实验数据仍然对该领域有用。