הודות לטכנולוגיה חדשנית שפותחה על ידי המכון הרוסי למחקר מדעי לרפואה תעסוקתית, כלבים יוכלו לנשום בעומקים גדולים מתחת למים , עד 500 מטרים. פיתוח זה, במימון הקרן למחקר עתידי, שואף להפוך כלבים לבעלי ברית חיוניים במשימות חילוץ של צוותי צוללות ובמצבים תת-ימיים מסוכנים אחרים.
הבסיס לחידוש הזה הוא נשימה נוזלית , שיטה המאפשרת לצוללנים למלא את ריאותיהם בנוזל מיוחד עשיר בחמצן מומס שיכול לחדור לזרם הדם. בדרך זו, הנוזל מספק לגוף חמצן באופן דומה לאוויר, אך עם היתרון של יכולת עמידה בלחצים גבוהים מתחת למים . יתר על כן, טכניקה זו נועדה להקל על עלייה מהירה אל פני השטח עבור צוללנים על ידי הפחתת הסיכון לתסחיף אוויר , מצב מסוכן הקשור לשינויים פתאומיים בלחץ.
הודות למערכת זו, הכלבים יכולים להישאר מתחת למים במשך כחצי שעה בעומקים של עד 500 מטרים, מה שפותח תחום חדש של אפשרויות בפעולות חילוץ ובמחקר מדעי הקשור להתנהגות בעלי חיים בסביבות קיצוניות.
ממה בדיוק מורכבת נשימה נוזלית?
נשימה נוזלית מסתמכת על שימוש בנוזל פרפלואורינרי או נוזל דומה, רווי בחמצן , אשר מחליף באופן זמני את האוויר בריאות. נוזל זה מנוסח לנשיאת כמויות גדולות של חמצן מומס, מה שמאפשר חילופי גזים עם הדם להתרחש ביעילות גם תחת לחץ גבוה מאוד.
כאשר ריאות בעל החיים מתמלאות בנוזל זה, בועות האוויר נעלמות , מה שמפחית את הסיכון להיווצרות גזים דחוסים שעלולים להתפשט בצורה מסוכנת במהלך העלייה. לפיכך, הנוזל לא רק מספק חמצן אלא גם מגן מפני ההשפעות המזיקות של שינויי לחץ , גורם מכריע בחילוץ מעומקים גדולים.
לדברי החוקרים, הנוזל מוחדר לריאות ומושאב מהן באופן מבוקר באמצעות ציוד מיוחד. האתגר המדעי העיקרי טמון במציאת שילוב הרכיבים המאפשר לא רק חמצון טוב אלא גם סילוק מספק של פחמן דו-חמצני , ובמקביל להבטיח את בטיחות בעל החיים לאורך כל התהליך.
נקודה מרכזית נוספת היא בקרת טמפרטורת הנוזל . במהלך הבדיקה נצפה שאם הטמפרטורה אינה מווסתת כראוי, בעל החיים עלול לסבול מהיפותרמיה . לכן, מערכות חימום וניטור נועדו לסייע בשמירה על טמפרטורת הגוף במסגרת פרמטרים בטוחים במהלך טבילה.
תוצאות ניסויים עם כלבים ובעלי חיים אחרים
איגור צ'רניאק , אחד ממובילי הפרויקט, ציין כי צוות המדענים צפה במהלך מחקרם כיצד כלב תחש הצליח להישאר מתחת למים עד 15 דקות תוך כדי נשמת הנוזל המיוחד הזה. הוא הסביר כי ריאותיו של הכלב התמלאו לחלוטין בנוזל העשיר בחמצן, מה שאפשר לו לנשום מתחת למים מבלי להזדקק לנשום אוויר.
כאשר החיה הועלה אל פני השטח, היא הייתה מעט עייפה ומבולבלת , בעיקר עקב היפותרמיה שנגרמה מהפרש הטמפרטורה בין גופה למים. עם זאת, לאחר מספר דקות ולאחר שקיבלה טיפול הולם, היא התאוששה לחלוטין . לדברי צ'רניאק, כל החיות שעברו את הניסויים הללו נמצאות במצב טוב ועמדו בצלילות ללא כל השפעות ארוכות טווח נראות לעין.
לפני שעבדו עם כלבים, טכנולוגיה זו כבר נוסה על חולדות ובעלי חיים קטנים אחרים . מחקרים ראשוניים אלה אפשרו התאמות למשתנים כגון הרכב הנוזל, לחץ התא וזמני החשיפה, עד שהצוות קבע כי בטוח להתחיל עם כלבים.
לצורך ביצוע הבדיקות, תוכננו "תאי הידרוקסיד" מיוחדים בלחץ גבוה , בהם מדומים תנאים דומים לאלה המצויים במעמקי אוקיינוס גדולים. במתקנים אלה, הלחץ, הטמפרטורה וריכוז החמצן של הנוזל נשלטים במדויק, מה שמאפשר למדענים לתעד כיצד גוף החיה מגיב בכל שלב בצלילה.
נכון לעכשיו, לפי מידע שסיפקה הקרן למחקר עתידי, כלבים יכולים להישאר מתחת למים כ-30 דקות ולהגיע לעומקים של עד 500 מטרים באמצעות מערכת זו. נתונים אלה נחשבים לנקודת התחלה מבטיחה ליישומים עתידיים, אם כי החוקרים עצמם מדגישים כי הטכנולוגיה עדיין בשלביה הראשונים ועדיין לא מוכנה לשימוש נרחב בפעולות בעולם האמיתי.
אתגרים מדעיים ופסיכולוגיים של נשימה נוזלית
לפני עשרות שנים, טכנולוגיה זו נחקרה עם מינים שונים, אך במשך זמן רב לא נמצא יישום מעשי ברור . כיום, הנוף הטכנולוגי החדש והצרכים של חילוץ תת-ימי החיו את העניין בנשימה נוזלית, אם כי נותרו אתגרים רבים.
כפי שמסביר ויטלי דוידוב , סגן המנכ"ל של הקרן למחקר עתידי, אחת הסוגיות העיקריות היא בחירת הרכיבים הנכונים לנוזל , הגדרת הדרך הבטוחה ביותר להחדרתו ולהוצאתו מהגוף , והבטחת סילוק תקין של פחמן דו-חמצני . כל זה חייב להיעשות תוך שמירה על הסימנים החיוניים של בעל החיים ומניעת נזק לרקמת הריאה.
בנוסף לאתגרים הפיזיולוגיים גרידא, דוידוב וחוקרים אחרים מצביעים על מכשול מהותי: המחסום הפסיכולוגי . עבור כל יצור חי המורגל לנשום אוויר, מילוי הריאות בנוזל דומה מאוד ל"טביעה מרצון ". התגברות על אינסטינקט הדחייה הטבעי הזה היא מורכבת, הן עבור בעלי חיים והן עבור בני אדם שעשויים להשתמש בטכנולוגיה זו ביום מן הימים.
לכן, מומחים מציינים כי לא מספיק רק לעדן את הנוזל ואת המכשירים; חיוני גם לפתח פרוטוקולי הסתגלות הדרגתיים המאפשרים לכלבים, ובסופו של דבר גם לבני אדם, להתרגל לתחושה של שאיפת נוזל צפוף במקום אוויר. היבט פסיכולוגי זה נחשב על ידי חלק מהאתגרים הגדולים ביותר של הפרויקט.
למרות השלב המתקדם של חלק מהניסויים, האחראים לפיתוח מתעקשים שנשימה נוזלית למשימות בעולם האמיתי נותרה תחום ניסיוני . יש צורך בהערכה נוספת כדי להעריך את ההשפעות הפוטנציאליות לטווח ארוך, לשפר את הסבילות של הגוף ולפתח מערכות המאפשרות יישום מהיר ובטוח של ידע זה במצבי חירום.
יישומים פוטנציאליים: כלבי הצלה, טייסים ואסטרונאוטים
המטרה העיקרית של ניסוי שנוי במחלוקת זה היא להגביר את השתתפותם של כלבים במשימות חילוץ תת-ימיות . במצבים כמו טרופות ספינות או תאונות צוללות, כלב המסוגל לנשום נוזלים ולעמוד בלחצים גבוהים יוכל להגיע לאזורים שבהם צולל אנושי יתקל בקשיים עצומים, הן בשל מגבלות פיזיות והן בשל הסיכון למחלת דקומפרסיה.
היתרון הגדול של כלבים הוא חוש הריח המפותח שלהם , יכולתם לזהות אנשים , והכשרתם לעבודה בסביבות עוינות. אם טכנולוגיה זו תהפוך לבטוחה לחלוטין, כלבים יוכלו להפוך למשאב מרכזי לאיתור ניצולים במבנים שקועים, ספינות טרופות או תאים מוצפים.
אבל תחום היישום אינו מוגבל לכלבים. ראשי הפרויקט מציינים שגם טייסים ואסטרונאוטים יוכלו להפיק תועלת מטכנולוגיה זו. בתחום התעופה והחלל, נשימה נוזלית יכולה לסייע בהפחתת ההשפעה של תאוצות קיצוניות על הגוף, או לשמש כמערכת חירום בסביבות בהן אספקת האוויר עלולה להיפגע.
במקרה של צוללנים אנושיים, השימוש בנוזל נושם יוכל לאפשר ירידות ועליות מהירות יותר , ובכך לבטל במידה רבה את הבעיות הנגרמות משינויי לחץ ולמנוע את תסחיף האוויר המפחיד. זה יפתח את הדלת לפרוטוקולי חילוץ חדשים עבור צוותים הלכודים בעומקים גדולים, שבהם זמן הוא גורם קריטי להישרדות.
למרות שעדיין יש דרך ארוכה לעבור, סדרת מחקרים זו מדגימה שהרעיון של כלב שיכול לנשום מתחת למים בצורה מבוקרת כבר אינו שייך רק לתחום המדע הבדיוני, אלא הופך לתחום מחקר של ממש עם יישומים אפשריים בחילוץ, רפואת חירום וחקירה קיצונית.
סוג זה של התקדמות מייצר דיונים אתיים ומדעיים, אך הוא גם מראה כיצד השילוב של חדשנות טכנולוגית , ידע רפואי והפוטנציאל יוצא הדופן של כלבי עבודה יכולים לשנות לחלוטין את האופן שבו אנו מבינים הצלה והישרדות בסביבות תת-ימיות, ומעלה את הצורך לעזור לכלבים נטושים.
