Искусственный интеллект поможет сохранить здоровье космонавтам. Это ускорит покорение космоса

Человечество эволюционировало в течение миллионов лет, приспосабливаясь жить на Земле. Теперь люди планируют длительные космические миссии и должны будут жить в космосе в течение длительного времени. Однако человеческий организм не приспособлен к столь длительному нахождению в космосе.

Влияние космических полетов на организм

НАСА планирует отправить людей на астероид к 2025 году и на Марс в 2030-х годах. «Путешествие на Марс» НАСА - самая длинная космическая миссия, людям придется жить в космосе более трех лет. Хотя космонавты могут акклиматизироваться в космосе, длительное космическое путешествие является источником стресса для человеческого тела, и астронавты, возвращающиеся на Землю, чувствуют изменения, происходящие со зрением, чувством равновесия, силой, координацией и кровяным давлением.

На Земле мышцы человеческого тела противостоят гравитации, но в космосе без гравитации мышцы атрофируются, и астронавты теряют мышечную массу. В результате они могут потерять до 50% своей мышечной массы менее чем за 6 месяцев. В космосе минералы выводятся из организма быстрее, чем на Земле, вызывая снижение плотности костей со скоростью 1% в месяц. Для сравнения, показатель потери костной массы для пожилого человека на Земле составляет около 1% в год. Астронавты подвержены риску развития остеопороза, который может привести к переломам и гиперкифозу. Из-за этого риск падения увеличивается на 40%, риска перелома бедра - на 25%, а смерти - на 82%.

Работа ученых

Космонавтам при длительных космических полетах нужно получать информацию о состоянии их мышц и костей. НАСА совместно с Научно-исследовательским институтом космического здоровья (TRISH) разрабатывает инновационные подходы для сохранения здоровья людей в космосе. TRISH - это консорциум, возглавляемый Медицинским колледжем Baylor, в состав которого входят CalTech и MIT. Консорциум использует передовые биомедицинские исследования и внедряет их в модель космического полета.

В этом году TRISH выделил грант на исследование под названием «Состав тела и анализ формы тела для длительных миссий» (ASTRO3DO) Джону Шепарду, доктору философии в Институте здоровья Гавайского университета. Джон Шепард известен во всем мире своим опытом использования искусственного интеллекта для анализа медицинских изображений. Вместе с ним исследованиями занимает еще один выдающийся ученый, Питер Садовски, а также доктор биологических наук Джина Сибонга, ведущий научный сотрудник в области костей и минералов в Космическом центре им. Джонсона НАСА, а также доктор Аенор Сойер, доцент и хирург-ортопед в UCSF в Сан-Франциско.

Решение проблем с помощью ИИ

Наиболее интуитивно понятным признаком функциональных нарушений является изменение формы тела. Форма тела является продуктом всех атомных процессов. Исследователи изучают, как информация о форме тела связана с показателями здоровья, такими как сила, химический состав и биомаркеры крови. Трехмерные оптические модели позволяют точно оценить состав костей и тела и могут использоваться для мониторинга возможных рисков. Исследователи могут многому научиться, анализируя эти данные с помощью искусственного интеллекта.

Целью исследования ASTRO3DO является разработка новых подходов, которые помогут астронавтам подготовиться к длительным космическим полетам, таким как «Путешествие на Марс» НАСА. Команда разрабатывает индивидуальные 3D оптические сканеры с использованием ИИ для мониторинга состава тела космонавтов в космосе. Мониторинг формы тела с помощью 3D-сканеров обеспечивает очень ценную информацию об изменениях в состоянии здоровья человека, а 3D-сканеры безопасны, недороги и доступны.

Новые методы помогут астронавтам контролировать и измерять костную и мышечную массу, чтобы подготовиться к еще более длительным исследованиям. Астронавты, возвращающиеся после длительных полетов, имеют общие характеристики саркопении (дегенеративного изменения скелетной мускулатуры) и кахексии и могут даже заработать остеопороз, что приведет к переломам позвонков или костей бедра и гиперкифозу.

Изучение состава тела является относительно новой областью исследований рака, которая имеет прямое значение для понимания того, как ожирение и форма тела способствуют развитию рака и его последствиям. Результаты исследования будут непосредственно использованы при изучении раковой кахексии (крайнего истощения организма), а результаты будут использованы для лучшего понимания и предотвращения связанного с раком истощения мышц для улучшения качества жизни больных.

Ученые всего мира используют самые передовые технологии, в том числе ИИ, для того чтобы астронавты могли следить за своим здоровьем, точно изменять свое питание и корректировать свои фитнес-тренировки, чтобы свести к минимуму потерю мышц в космосе. В результате исследований такого типа однажды мы сможем восстановить повреждения в организме человека, связанные с процессом биологического старения, а также восстановить работоспособность иммунной системы у пожилых людей. Это исследование может помочь людям безопасно добраться до Марса и в то же время может помочь продлить здоровое долголетие людям на Земле.