Delo, Znanost - Gorazd Suhadolnik: Pod Poncami nastaja tudi raziskovalno središče.
V Olimpijskem športnem centru Planica se je zadnji konec tedna začel hipoksični trening odprave vrhunskega himalajca Dava Karničarja,

... ki namerava konec prihodnje pomladi odsmučati z vrha slovite gore K2. Ugotovitve, ki jih bodo ob umetni aklimatizaciji in raziskovanju prehrane ter telesne moči alpinistov v hipoksičnih razmerah pridobili raziskovalci pod vodstvom prof. dr. Igorja B. Mekjaviča, gotovo povečujejo verjetnost za nov uspeh tega vrhunskega slovenskega športnika. Sočasno pa planiški športni center dobiva raziskovalne tehnološke vsebine, ki so podlaga za njegovo uveljavljanje v mednarodnem merilu. Hipoksični trening športnikov je pomemben, denimo, pri odkrivanju potencialne koristnosti hipoksije pri reševanju perečega problema čezmerne telesne teže in z njo povezanih bolezni. Tako se zaradi raziskovalne dejavnosti skupine dr. Igorja B. Mekjaviča v Planici (in še nekaterih regionalnih laboratorijih) v zadnjih letih razvija nov raziskovalno-tehnološki center, ki bo poleg hipoksije in hiperoksije raziskoval in razvijal še več vznemirljivih znanstvenih aplikacij, od robotizirane telovadnice do inteligentnih oblačil, v katera bi bili odeti ljudje zato, da bi humanoidni roboti razumeli, kako naj jim pomagajo pri bivanju v pametni hiši.

Pred dvema letoma je Slovenija (ministrstvo za šolstvo in šport) v Planici s pomočjo evropskih strukturnih sredstev zgradila Olimpijski športni center Planica za priprave vrhunskih športnikov v lasti Centra za šolsko in obšolsko dejavnost. V Centru Planica bi bila zgoščena vsa potrebna infrastruktura (skakalnice, hoteli, trgovine, bazeni) pa tudi raziskovalna oprema, s katero bi interdisciplinarni tim slovenskih in evropskih strokovnjakov razvijal nove metode treninga za vrhunske dosežke športnikov in drugih ekstremno zahtevnih poklicev. Center je zastavljen zelo dobro, trenutno pa se ubada s problemi, povezanimi z opremo in vsebino.

Kako bi bivali na Luni

A stvari bi se lahko v kratkem spremenile: prof. dr. Igor B. Mekjavič z Odseka za avtomatiko, biokibernetiko in robotiko Instituta Jožef Stefan – slovenska javnost ga še najbolje pozna kot enega izmed najprodornejših svetovnih strokovnjakov za okoljsko fiziologijo oziroma po raziskavah na področju hipoksije ter hiperoksije –, je lani v planiškem centru uredil 10 hipoksičnih sob, fiziološki laboratorij in telovadnico. V njih se lahko športniki učinkovito pripravljajo na napore, ki jih morajo premagovati na visoki nadmorski višini.

Pred kratkim je Evropska vesoljska agencija (ESA) dr. Mekjaviču oziroma planiškemu centru zaupala organizacijo skupnega posveta vodilnih medicinskih znanstvenikov ameriške vesoljske agencije Nasa in omenjene ESA. Na posvetu bodo razpravljali o vplivu življenja na Luni na človeka. Izhodiščna zahteva predvideva bivanje človeške kolonije na Luni in njeno preživljanje s tem, da bi na Zemljo pošiljala rude ali izdelke. Zaradi škodljivosti sevanja bi morali ljudje živeti v bivalnih enotah od 3 do 5 metrov pod Lunino površino. Težave z dekompresijo pri delu v Luninih razmerah bi reševali s podtlakom v podzemnih enotah. Ta bi olajšal odhode na površino, kombinirali pa bi ga z dodajanjem kisika, kar bi praktično pomenilo, da bi človek na Luni živel v razmerah, kakršne na Zemlji vladajo na približno 3000 metrih nadmorske višine. Dodaten problem povzroča Lunina težnost, ki znaša le šestino Zemljine. Za zdaj nihče ne ve, kaj bi se zgodilo s človekom, ki bi bival obenem v hipoksiji in Lunini majhni težnosti.

Dr. Mekjavič je kot svetovalec ESA za razvoj strategije za raziskave o vplivu breztežnosti na človeka spoznal, da bi bila Planica s svojimi hipoksičnimi sobami idealna za omenjeni znanstveni posvet. Na njem nameravajo razviti strategijo medicinskih raziskav, s katerimi bi ovrednotili, kako bi lahko življenje na Luni dolgoročno vplivalo na človeka. »V Planici bi lahko te poskuse začeli izvajati nemudoma,« pravi dr. Mekjavič, »in mogoče bomo nazadnje tam imeli ne le simulacijo zemeljskega, ampak tudi lunarnega okolja. Slovenija ni članica ESA, a kljub temu lahko tako ponudi neke izzive. V tem smislu ima Planica velik neizkoriščen kapital in možnost, da jo v svetu poznajo še kako drugače, ne le po skokih.«

Center odličnosti Planica
Prav tako pomemben je aktualni projekt dr. Mekjaviča kot predlagatelja novega Centra odličnosti Planica (razpisovalec je ministrstvo za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo). Ključno področje delovanja centra bo usmerjeno v raziskovanje in reševanje problemov pri ohranjanju kakovosti življenja, rdeča nit posameznih sklopov centra odličnosti pa je okolje. Sloviti rek rimskega pesnika Juvenala Mens sana in corpe sano (Zdrav duh v zdravem telesu) potrebuje danes pomembno dopolnitev – Zdrav duh v zdravem telesu v zdravem okolju. »V fiziologiji govorimo o okolju na različnih ravneh,« pravi dr. Mekjavič. »Claude Bernard je sredi 19. stoletja izumil pojem notranjega okolja (milieu interieur), Walter Cannon pa je to pozneje dopolnil z ugotovitvijo, da homeostaza v telesu regulira razmere tako, da so približno stabilne. Če pride do spremembe v okolju, pride tudi do težav v telesu. Zato je pomembno mikrookolje v obleki, v bivalni enoti ali v naravi. Zunanjost vpliva na naše notranje okolje, to pa se spreminja s starostjo, boleznijo, s poškodbami.«

V ozadju vsakega sklopa Planice - Centra odličnosti za ohranjanje kakovosti življenje, je močno zastopan interes slovenske industrije. Center odličnosti Planica ima 44 partnerjev, ki zagotavljajo multidisciplinarni in interdisciplinarni pristop: izhajajo iz mariborskih in ljubljanskih visokošolskih zavodov, medicinskih, tehničnih, fizioloških, naravoslovnih fakultet, iz javnoraziskovalnih organizacij (IJS, Kemični institut), velikanov slovenske industrije in majhnih inovativnih podjetij z zelo velikim raziskovalno-razvojnim potencialom. Za trženje hipoksičnih in hiperoksičnih protokolov vlada precejšnje zanimanje zdraviliškega turizma, v CO Planica partnersko sodelujejo Terme Zreče, v inovacijah medicinske opreme vidi veliko možnosti Medicop (slovenski izdelovalec reševalnih vozil), robotizirana telovadnica bi bila zanimiva za Sunny studio v Ljubljani, v razvoj pametnih oblačilnih sistemov se še bolj vključujejo v podjetjih Prevent, VVander in Polzela, pri gradnji pametnega bivalnega okolja pa bodo sodelovala podjetja Iskratel, Robotina, Riko hiše in Arhiteka.

Domicil CO Planica je v planiškem olimpijskem športnem centru, kjer je že laboratorij (v njem opravljajo preiskave hipoksije in prebave), center za razvoj oblačilnih sistemov pa bo domoval v laboratoriju v Murski Soboti oziroma v Tehnološko-razvojnem centru na Koroškem. »S tem želimo denar in znanje centra odličnosti prenašati v regije, neposredno v okolje, kjer že obstaja proizvodnja,« pravi dr. Mekjavič.

Septembra bo dr. Mekjavič v Planici v sodelovanju z univerzo Nottingham in slovitim švedskim inštitutom Karolinska začel raziskavo o uporabi hipoksije ob pravilni prehrani in ustreznem gibanju. V razmerah hipoksije se zmanjša saturacija kisika v telesu in določeni procesi spremenijo svojo kinetiko ter ne delujejo več tako kot pri normoksiji (21 odstotkih kisika v zraku). Različni viri nakazujejo, da bi bil s hipoksijo možen določen učinek na prenos hrane skozi črevesno steno, na prekrvitev oziroma na več dejavnikov, ki so vključeni v prebavo hrane. Raziskovali bodo tudi povezavo hipoksije s telovadnimi pripomočki in njeno vlogo pri zdravljenju mišične atrofije.

Kot spanje 3500 metrov nad morjem
Pri hipoksičnih treningih športnikov je ekipa pod vodstvom dr. Mekjaviča doslej ugotovila, da pride do najopaznejših rezultatov oziroma sprememb, če športniki med aklimatizacijo spijo v hipoksičnih sobah (ki simulirajo približno 3500 metrov nadmorske višine), vadijo pa nizko oziroma na normalni lokalni višini. Ob tem so se raziskovalcem samoumevno zastavila nova vprašanja koristne uporabe hipoksije. Tako kot uporaba hiperoksije ni koristna le pri »športnih« poškodbah (omrzlinah alpinistov, zastrupitvah potapljačev), ampak tudi pri industrijskih plinskih zastrupitvah ali pri odmiranju tkiva pri sladkornih bolnikih, bi hipoksija lahko igrala tudi pomembno zdravstveno vlogo pri drugih ciljnih skupinah oziroma pacientih. Ena izmed ključnih raziskav dr. Mekjaviča zato preiskuje povezavo med hipoksijo in izgubo telesne teže. Današnje evropsko prebivalstvo čedalje bolj muči upad kakovosti življenja, ki ga zaznamujeta predvsem slaba prehrana in zmanjšana psihofizična sposobnost. To vodi v čezmerno telesno težo, ki povzroča vrsto srčno-žilnih, pljučnih in mišično-skeletnih bolezni (atrofijo mišic, osteoporozo itd.). Zato ne preseneča, da so prioritetna zdravstvena področja EU iniciative za preprečevanje čezmerne telesne teže, atrofije mišic, osteoporoze in splošne dekondicije srčno-žilnega sistema.

V Centru odličnosti Planica bodo prav tako nadaljevali raziskovanjem morebitnih zdravstvenih vplivov hiperoksije, ki jo dr. Mekjavič temeljito raziskuje že več let. »O njej res že veliko vemo, saj imamo bogate izkušnje s hiperbarično oksigenacijo, vendar menimo, da za določene učinke niti ni potreben večji pritisk. Domnevamo, da bi se dalo pospešiti rehabilitacijo po določenih operacijah (pri slabo prekrvljenih tkivih) že zgolj s preprostim dovajanjem dodatnega kisika. Enako bi mogoče lahko izboljšali vadbo pacientov s pljučnimi boleznimi,« pojasnjuje dr. Mekjavič. V tem smislu je že sklenil načelni dogovor s proizvajalcem, da bi lahko eno od sob v planiškem olimpijskem športnem centru opremili za ta namen.

Robotizirana fizioterapija
Hiperoksija in hipoksija sta dva od petih sklopov v nastajajočem Centru odličnosti Planica. Prav nič manj vznemirljiv ni sklop, ki se ukvarja z bistvenim pogojem za kakovost življenja, gibalno dejavnostjo, in se nanaša na fizioterapijo ter rehabilitacijo. V načrtu imajo razvoj robotizirane telovadnice, v kateri bodo roboti varno pomagali pri gibanju ljudem z zmanjšano gibalno zmogljivostjo. Tako bodo zdravstveno osebje in fizioterapevti tudi lažje izvajali vaje s pacienti. Pri robotskih napravah je, seveda, zelo pomembna senzorika, s katero se izvaja nadzor terapije s pacienti. V tem delu sodelujeta v CO Planica Fakulteta za računalništvo in informatiko (ki skrbi za zajemanje podatkov od ljudi med opravljanjem vaj) in Fakulteta za elektrotehniko, ki je odgovorna za sklop fizioterapevtskega in rehabilitacijskega inženiringa.

Seveda bi morali doseči, da bi bil omenjeni nadzor (nad pacienti) čim bolj posreden oziroma manj opazen. Zato so v CO Planica začeli še intenzivneje načrtovati pametne oblačilne sisteme (četrti samostojni sklop centra odličnosti). Ti imajo vgrajeno senzoriko, ki pomaga pri nadzorovanju. Pacient vadi v takšni obleki, ki opazuje in spremlja njegove gibe, srčni utrip in vse drugo, fizioterapevt pa po koncu vaje le prenese podatke v računalnik in nemudoma oceni njene rezultate. »Pametne oblačilne sisteme razvijamo že nekaj let,« pravi dr. Mekjavič, »V Sloveniji imamo tudi zelo dobro tovrstno industrijo. V Preventu, na primer, izdelujejo vrhunsko zaščitno opremo za gasilce.« Panog, v katerih je treba zaščititi delavca oziroma paziti, da ne prehaja v nevarna okolja, je veliko. Zaščitne obleke s pravilno senzoriko opozorijo, na primer, da lahko pride do opekline, da je v zraku preveč monoksida ali kar koli drugega. Pri razvoju oblačil s senzoriko želijo v CO Planica v sodelovanju z oddelkom za tekstil mariborske Fakultete za strojništvo, ljubljansko NTF in podjetja Biomed tudi vnašati nove tekstile oziroma materiale. Partnerja v CO Planica sta med drugimi podjetji Wander, ki proizvaja protipožarne podobleke, in Polzela, ki želi izdelovati bolj sofisticirane delovne nogavice.

Oblek, ki so namenjene ekstremnim razmeram, večinoma ni mogoče preizkušati z živimi ljudmi. Dr. Mekjavič je s sodelavci na IJS že več let vodilni svetovni razvijalec simulatorjev – manikinov (za njihov razvoj in uporabo so dobili tudi Puchovo nagrado). Razvili so že glavo, roko, nogo in trup, ki se znojijo in kot človek oddajajo toploto. Tako je mogoče vrednotiti toplotno izolacijo oblačilnih sistemov in njihovo paropropustnost. Nadaljnji razvoj simulatorjev je, seveda, zelo pomemben za testiranje oblačilnih sistemov.

Pametno bivalno okolje
»Za kakovost življenja je zelo pomembno tudi okolje, v katerem se gibljemo, delamo in bivamo,« opozarja dr. Mekjavič. »Zato smo kot en sklop v CO Planica koncipirali tudi pametno bivalno okolje. Vključevalo ne bo samo doslej znanih mobilnih robotov, ampak tudi humanoidnega robota, ki bo v pametni bivalni enoti pomagal pri različnih opravilih. V bistvu gre za preizkus, ali je tehnologija dovolj napredovala, da lahko robotiko že vključimo v hiše. Zanima nas tudi, kakšna je interakcija med človekom in robotom.« Ta tema odpira kopico vprašanj. Kako bo robot pripeljal paraplegika (tetraplegika) iz enega prostora v drugega? Bosta prevladala človekov strah in nezaupanje? Kako zagotoviti varnost dejanj? V tem sklopu bosta pomembna partnerja Centra odličnosti Odsek za fizioterapijo in Inštitut za rehabilitacijo, pri prenosu podatkov iz hiše (ki jo bosta projektirali in izdelovali podjetji Arhiteka in Riko hiše) in povezovanju mobilnih enot bo partnersko sodelovalo podjetje Iskratel, pri senzoriki v pametni hiši pa podjetje Robotina.

Pametni oblačilni sistemi bi lahko bili koristni tudi pri porabi energije v bivalnem okolju. Z optimalnimi oblačili je namreč mogoče racionalizirati gretje oziroma hlajenje v pametni hiši (pa tudi v avtomobilu in drugod), hkrati pa dr. Mekjavič sodeluje pri evropski iniciativi za izdelavo indeksa udobja, nove lestvice, ki bo ljudem pomagala pri odločitvi, kako naj se oblečejo.

»Na vseh omenjenih področjih smo že dosegli tehnološke preboje,« poudarja dr. Mekjavič, »na določenih področjih pa smo tudi edini, ki nam je uspelo. Na podlagi naše znanosti slovenska in tuja podjetja tržijo inovativne izdelke po vsem svetu. Tako visokotehnološko podjetje je, na primer, UCS z Vrhnike. Zdaj želimo naše raziskovanje nadaljevati in ga intenzivno usmeriti na področje kakovosti življenja.«

Davo Karničar, edini Zemljan, ki je nepretrgano smučal z vrha najvišje gore na svetu, se že od lanske jeseni pripravlja na nov alpinistični podvig: prihodnje poletje namerava ob pomoči sedmih vrhunskih alpinistov In zdravnika osvojiti vrh nevarnega osemtisočaka K2 in potem z njega smučati do baznega tabora. Alpinistično in logistično gre za skrajno zahteven projekt, Karničarjeva odprava pa se ujema s trenutnim raziskovalnim programom v planiškem hipoksičnem laboratoriju. Karničar in dr. Mekjavič sta prek zdravnika Jureta Gorjanca raziskovalno sodelovala že pri Karničarjevem smučanju z Mt. Everesta, tokrat pa sta se dogovorila, da bo ekipa dr. Mekjaviča z različnimi testi nadzorovala priprave na odpravo in alpinistom pomagala z različnimi nasveti. Mesec dni pred odhodom na K2 bodo člani odprave v planiških hipoksičnih sobah opravili tudi aklimatizacijo na višino baznega tabora pod K2, zaradi česar ne bodo potrebovali dolge, naporne in drage aklimatizacije na terenu. »Seveda bi si želeli, da bi lahko odpravo spremljala tudi znanstvena ekipa, ki bi nadzorovala spremembe na terenu,« pravi dr. Mekjavič.

V letu do odhoda bodo v planiškem laboratoriju s člani odprave uresničevali projekte na področju hipoksije, prehrane in mišične moči in opravljali poskuse na področju novih aklimatizacijskih protokolov v kombinaciji s hipoksijo in hiperoksijo. Najnovejša dognanja bodo sporočali alpinistični odpravi, njeni člani pa bodo presojali, ali jim lahko koristijo.

Davo Karničar Je sodelovanja z dr. Mekjavičem zelo vesel, saj je prepričan, da mu pri tako zahtevnem projektu lahko pomagajo le temeljite priprave In maksimalno zmanjšanje potrebe po improvizaciji ob vzponu na goro in smučanju z nje. »Pred letom In pol sem si potrgal križne vezi na kolenu. Zato se mi zdi še toliko pomembnejše strokovno spremljanje mojega trenutnega stanja in morebitnega napredovanja v prihodnosti. Pri dosedanjih vzponih sem tudi ugotovil, da je z mojim prilagajanjem na višino vsakič malo drugače, zato se ml zdi kakršno koli novo spoznanje zelo koristno,« pravi Karničar.

 Gorazd Suhadolnik