Advertisement

Physiological Problems of Weightlessness and Basic Research

  • Otto H. Gauer
Conference paper

Abstract

Some predictions on the hazards of the weightless conditions which were made jointly with Haber twelve years ago are reviewed in the light of today’s experience and recent advances in basic research. While it is now obvious that weightlessness does not produce overt short term disturbances of the circulation or respiration, questions pertaining to the possible incidence of motion sickness and to chronic effects on the circulation are still open for discussion.

An outline of recent work on the circulatory basis of fluid volume control through intravascular receptors is presented. Originally it was established that the state of filling of the intrathoracic vascular organs has a profound reflex effect on the diuretic response of the kidney mediated through changes of renal hemodynamics, ADH and corticoids. More recent work indicates that by comparison of afferent impulses from many sites of the body with efferent orders to the heart and circulation the CNS performs an evaluation of the “competence” of the heart to deal with the load imposed on the circulation during a day. Loss of “competence” is accompanied by fluid retention, gain by diuresis.

The application of this principle to the state of weightlessness as far as it could be produced in immersion experiments permits the explanation of observed changes in fluid and mineral metabolism which can in turn be related to current concepts of blood volume control.

Keywords

Motion Sickness Central Blood Volume Circulatory Basis Afferent Impulse Immersion Experiment 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Résumé

Problmes physiologiques de la non-gravité et la recherche fondamentale. Quelques prédictions sur les dangers de la non-gravité que l’auteur a formulées il y a 12 ans avec Haber, sont passées en revue à la lumière des expériences les plus récentes et des derniers progrès dans la recherche fondamentale. Quoiqufil soit évident actuellement que la non-gravité de courte durée ne produise pas de troubles circulatoires et respiratoires, certaines questions relatives à l’incidence du “mal des transports” et des effets chroniques sur la circulation restent à discuter.

Un résumé est fait des travaux récents relatifs à la régulation du volume circulatoire au moyen de récepteurs intravascular es. A l’origine il a été montré que l’état de réplétion des organes vasculaires intrathoraciques provoque une réaction réflexe importante sur la diurèse rénale, qui est obtenue par l’intermédiaire des altérations de l’état hémodynamique rénal, de l’hormone antidiurétique (ADH) et des corticoides. Des recherches comparées des influx afférents en provenance de plusieurs régions de l’ organisme avec les ordres efférents émis vers le coeur et la circulation, ont montré que le système nerveux central réalise une évaluation de la capacité cardiaque à l’effort journalier de la circulation. La diminution de capacité entraine une rétention des liquides; l’augmentation de capacité entraine une diurèse.

L’application de ce principe à la non-gravité simulée par l’immersion, permet d’expliquer les modifications observées sur le métabolisme des liquides et matières minérales, ce qui correspond également à la conception courante de la régulation du volume sanguin.

резЮме

Физиологические вопросы невесомости и основные исследования. Некоторые предсказания по поводу опасности невесомости, высказанные мною вместе с Габером двенадцать лет тому назад, теперь следует пересмотреть, учитывая современный опыт и успехи основных исследований. Хотя теперь известно, что кратковременная невесомость не вызывает сдвигов кровообращения или дыхания, вопросы, касающиеся возникновения симптокомплекса укачивания и хронического влияния на кровообращение еще окончательно не выяснены. Представлен в общих чертах нижеследующий отчет о современных работах по циркуляции жидкостного объема, контролируемого интрасосудными анализаторами. В начале было установлено, что наполнение сосудных органов грудной клетки оказывает глубокое рефлексное влияние на мочевыделительную деятельность почек, вызываемое переменами в кроводинамике, и кортикоидах. Согласно результатам современных работ, сравнивающих эфферентные импульсы со стороны многих участков тела с эфферентными приказами сердцу и кровеносной системе, центральная нервная система производит оценку “компетенции” сердца, справляющегося с нагрузкой на кровообращение в течение дня. Падение этой “компетенции” сопровождается задержкой жидкости; ее увеличение - усилением выделением мочи.

Применение этого принципа к состоянию невесомости, симулированному путем экспериментального погружения, позволяет нам объяснить перемены в жидкостном и минеральном обмене веществ, которые, в свою очередь, отвечают современным понятиям регуляции кровяного объема.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    O. Gauer and H. Haber, Man Under Gravity-free Conditions. In: Dept. of the Air Force, German Aviation Medicine, World War II. Vol. I. p. 641, Washington, D.C.;U.S. Government Printing Office, 1950.Google Scholar
  2. 2.
    H.I. Chinn and P. K. Smith, Motion Sickness. Pharmacol. Rev. 7, 33 (1955).Google Scholar
  3. 3.
    О. H. Gauer and H. L. Thron, Properties of Veins in Vivo: Integrated Effects of Their Smoth Muscle. Physiol. Rev. 42, Suppl. 5, 283 (1962).Google Scholar
  4. 4.
    О. H. Gauer and J. P. Henry, On the Circulatory Basis of Fluid Volume Control. Physiol. Rev. 43, 423 (1963).Google Scholar
  5. 5.
    O.H. Gauer, Motion picture “Kreislauf und Fliehkräfte”, 1942.Google Scholar
  6. 6.
    O.H. Gauer, Volume Changes of the Left Ventricle During Blood Pooling and Exercise in the Intact Animal. Their Effects on Left Ventricular Performance. Physiol. Rev. 35, 143 (1955).Google Scholar
  7. O.H. Gauer, Volume Changes of the Left Ventricle During Blood Pooling and Exercise in the Intact Animal. Their Effects on Left Ventricular Performance. Physiol. Rev. 35, 143 (1955).Google Scholar
  8. 7.
    H. Miller, M.B. Riley, S. Bondurant and E. P. Hiatt, The Duration of Tolerance to Positive Acceleration. J. Aviat. Med. 30, 360 (1959).Google Scholar
  9. 8.
    W. R. Amberson, quoted in C.J. Wiggers, Physiology and Health and Disease, 5th ed., 630 pp. Philadelphia: Lea & Febiger, 1950.Google Scholar
  10. 9.
    J. P. Henry and J. W. Pearce, The Possible Role of Cardiac Atrial Stretch Receptors in the Induction of Changes in Urine Flow. J. Physiol. 131, 572 (1956).Google Scholar
  11. 10.
    O. H. Gauer, J. P. Henry and H. O. Sieker, Cardiac Receptors and Fluid Volume Control. Progress in Cardiovascular Diseases 4, 1 (1961).CrossRefGoogle Scholar
  12. 11.
    D.E. Graveline and Margaret M. Jackson, Diuresis Associated with Prolonged Water Immersion. J. Appl. Physiol. 17, 519 (1962).Google Scholar
  13. 12.
    D. E. Graveline and B. Balke, The Physiologic Effects of Hypodynamics Induced by Water Immersion. Res. Rep. 60 - 88, 11 pp. USAF School of Aviation Medicine, Brooks AFB, Tex., September 1960.Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag/Wien 1965

Authors and Affiliations

  • Otto H. Gauer
    • 1
  1. 1.Physiological InstituteFree University of BerlinFederal Republic of Germany

Personalised recommendations