Trevor Day博士、心血管生理学者
生理学を新たな高みへ
高地研究における創造的なアプローチ
ADInstrumentsのマルチメディアデザイナーであるJames Elworthyと、ADInstrumentsのバイオメディカルセールスエンジニアであるKait Mikesが、Trevor Day博士とともにエベレストベースキャンプへの勇敢な旅に参加しました。これはJamesの報告です。
午前3時。私は目が覚めましたが、呼吸ができません。
通常であれば、これは危機的な状況に思えるかもしれませんが、こちらの高度は5000メートル以上（約17,000フィート）。普段より海抜ゼロメートルで生活している私のような人間にとって、この「周期性呼吸」は正常な生理学的反応の範疇です。少し不安はありますが、典型的なものです。少しの間、無理に深呼吸をした後、再び静かに呼吸ができるようになり、眠りに戻ることができました。
私たちはネパールのクンブ渓谷の先端にある、ゴラクシェプという場所に滞在しています。まるで月のようかもしれません。私たちはほこりと岩に囲まれ、凍った湖のそばに宿泊しています。エベレストベースキャンプは2キロも離れておらず、夜明け前には23人のハイカーの部隊（そのほとんどは研究者と研究参加者を兼ねている生理学の学生）が、ベースキャンプを見下ろしエベレストの山頂の景色を楽しめるランドマークであるカラパタール（5643メートル、18,514フィート）に登ります。出発前に全員が体重、血圧、安静時心拍数、酸素飽和度、呼吸数、および呼気終末CO2を測定し、記録する必要があります。
EXTRA：Jamesの毎日の測定値のグラフを見る この一連の測定は、カナダのマウントロイヤル大学の生理学准教授であり、谷のふもとにあるルクラからエベレストベースキャンプまでの往復120キロメートルに及ぶ世界の頂上へのこの遠征の監督者である、心肺研究者のTrevor Dayが発案しました。
酸素の分圧が海抜の半分強しかないこの高さでは、特異なことが起こります。組織への適切な酸素供給を維持するために、いくつかの代償的な生理学的メカニズムが必要です。私たちが山を登るにつれて、Trevorが順応について説明してくれます...
「上昇するにつれて、低酸素を検知する受容体が敏感になるため、低酸素刺激にさらされると呼吸が増えます」
「赤血球の生成が増加するため、血漿全体に対する赤血球の割合も上昇し酸素運搬能力の向上に役立ちます。血圧は上昇し、心拍出量も増加します」
呼吸の増加に合わせてCO2の排出量も増えます。興味深いことに、この分子は呼吸衝動の引き金として機能し、その欠乏は私が経験しているような、奇妙に相反する周期的な息止め現象を引き起こします。
この正常な順応プロセスはかなり周知されていますが、Trevorが特に着目しているのは、そのような反応が高々度でどのよう発露するかです。
EXTRA：低酸素および低酸素研究についてさらに詳しく体がうまく順応できない場合、結果として急性高山病（AMS）になります。AMSの症状には、頭痛、めまい、吐き気、疲労などがあります。抑制されない場合（通常はより低い高度に降下することによって）、生命を脅かす脳浮腫または肺水腫に悪化する可能性があります。
当然のことながら、これは登山者やアルピニストにとって深刻な意味を持ちます。
運動量、水分補給、食物摂取、遺伝、そして上昇速度がすべて要因であると考えられていますが、AMSがなぜ、どのように現れるのか、本当に知っている人は誰もいません。一部の人には現れますが、他の人には現れません。興味深いことに、AMSのリスクはフィットネス、年齢、性別には依存しないようです。
私たちが上昇する日ごとに、私たちの一行のすべてのメンバーは、持っているかもしれないAMSのような症状を標準化された尺度でランク付けします
（レイクルイーズスコアとして知られています）そして、これらの数値を足し合わせて最終的な集計値を出します（これは彼らのAMSの重症度の指標となります）。しかし、レイクルイーズスコアには問題があります。a）自己申告であること、b）症状の発症と実際に相関しているようには見えないことです。Trevorの研究の目標は、酸素化レベルなどがAMSとどのように関連しているかを確認することでスコアを改善する方法があるかどうか、そして彼の測定値によって誰が本当に病気になっているかを確認しやすくなるかどうかを調べることです。
「高地生理学における大きな問題は、誰がうまく順応し、誰がそうでないかについていくつかの予測を立てようとすることです。私たちが調べようとしているのは、これらの生理学的反応のいくつかと急性高山病の発症との関係、そして病気になる人、または他の人よりも重症になる人と、二酸化炭素レベル、酸素飽和度レベルなど私たちが測定しているこれらの他の変数のいくつかとの間に予測を立てることができるかどうかです。それが私たちが皆答えようとしている大きな、包括的な問題です。」
勇敢な探検
このような環境で科学実験を行うことには課題があります。ロッジの電力は気まぐれな場合があり、一部の機器は高地では信頼できないことが証明され、他のギアは航空会社によって置き忘れられました。それは数日遅れて到着し、親切なポーターが谷を駆け上がって私たちに届けてくれるように手配しなければなりませんでした - 合計40キログラムの荷物を。
Trevorはいつものように陽気に動じていません。「フィールドワークには本質的に予期せぬ出来事がつきものです。私はそれを知っていますし、以前にも見たことがありますが、これからどのような予期せぬ出来事が起こるかについては、決して完全に準備ができているわけではありません。」
困難に直面したにもかかわらず、スケジュールは忙しいものです。このようなフィールドワークは毎日あるわけではないので、可能な限り多くの科学が旅のすべての行程に詰め込まれました。無数の生理学的機能を測定するための新しい「高速で軽量」なポータブルな方法をテストするTrevorの研究に加えて、ブリティッシュコロンビア大学オカナガン校とビクトリア大学の調査員は、仏教の僧侶のEEGと認知機能を調べています。また、私たちの認知能力をテストする博士課程の学生Jeremy Walshもいます
高地での激しい運動の前後に。全員が睡眠障害を確認するために手首に装着する加速度計を持っています。グループはまた、驚異的な生理機能で有名なシェルパガイドの一部を派遣し、トレッキングの日にequivital LifeMonitor記録システムを使用して彼らのリアルタイムのECGと呼吸数を記録しました。
これらすべてでは十分ではないかのように、Trevorは父親と医者の両方の役割を担い、ホームシックになった若い科学者を慰め、
彼自身も胃腸炎に苦しんでいるにもかかわらず、私たちの間で高山病にかかった人にダイアモックスと酸素を支給しています。ネパールは確かに荒涼とした素晴らしい風景ですが、Trevorがなぜもう少し簡単な場所を選ばなかったのか不思議に思います。しかし、Trevorがすることすべてと同様に、この場所の選択は慎重に検討されました。
「もちろん美しい場所ですが、それゆえに人々（研究参加者）が自費でここに来ようとする憧れの目的地にもなっており、そのため私たちは全体的な研究費用を抑えることができます。もう1つの理由は、かなり高いということです。ベースキャンプは5,300mで、私たちの多くは実際にその後5,600mのカラパタールまでトレッキングしました。さて、それは深刻な高地ストレスですが、専門的な技術は必要ありません - これは実際には長いトレイルの歩行です。私たちは途中の村に滞在しているので、比較的快適です - テントにいるわけではありません。そして、ロッジに滞在することの素晴らしい点は、電力にアクセスできることです。予定されている休息日には、PowerLabを使用してロッジで測定を行うことができます。そのため、これらのすべてのことが組み合わさって、この種の仕事を行うための本当に特別な場所となっています。そしてもちろん、ネパールの人々は素晴らしいです。」
控えめなヒーロー
「サイエンスヒーロー」という称号はTrevorにはしっくりきません。彼は私に何度も、記事は彼自身のことよりも、学生たちのことにしてほしいと言います。彼は、実験を手伝うために彼の研究室のメンバー9人を連れてくるための資金を確保し、カルガリーに戻った後も、彼らはデータを照合して解釈する実践的な作業を続けます。これは学生たちにとって、野生での一次研究が実際にどのようなものかを見て経験する素晴らしい機会です。そして彼らはその経験を楽しんでいます。彼らは満場一致でこれを一生に一度の旅行だと説明し、それを実現させたTrevorに感謝しています。
「決まり文句ではなく、私にとってそれは本当に学生についてなのです。研究は興味深く、重要です。それは私たちが物事を知る方法ですが、科学への情熱を学生に持ち帰ることができることは、私にとって本当に重要です。このフィールドワークから生まれる可能性のあるすべての論文は、リスクを冒し、この場所に来て私と一緒に研究をしようとチャンスを掴んだ人々のグループのトレーニング経験を表すことになります。だから、どちらかといえば、私が学生に提供できたトレーニング環境、そしてそれが彼らの履歴書にとって何を意味するのか、プロフェッショナルな大学院プログラムに入るのにどのように役立つのか、世界の理に対してどう挑戦し、その後の進路選択に関わらずどうやって彼らを世へ送り出すかということだと思います」
Trevorの教育を第一とする方針、そして彼の指導下にある若い科学者を彼がどのように育てているかはこのフィールドワークで明らかです。私自身の科学のキャリア（PhD取得を経て最終的に放棄）を振り返ると、私は若い研究者が受けている励ましが少しうらやましいです。Trevorは十分な熱意を提供しながらレジリエンスを育んでいます。これは研究を進めるときに突き当たる、多くの障害へ対処するために必要な力です。
「私の学生がこれから何を得て欲しいかというと、過酷な環境の中で研究がどう進められているかを理解し、このトレーニング経験が豊かな糧になることですね。研究はそれだけでも難しいものですが、電力や清潔さ、人々の健康なども意識しなければならない場所だとさらに難しくなります。私たちが普段、研究室で行っていることをここで全部、同じように行うのはとても難しいです。そのため、彼らが臨機応変に対応し、自立心を育んで欲しいと思います。そして、変わった場所で疑問を持ったり、実験を行ったりすることも」
これが私のTrevorについて最も印象に残っていることであり、おそらく科学者ではない多くの人々がこの職業について知られていないことかもしれません。目標達成のために創造的であること、前進し続けること、そして常に自分がやったことを磨き、改良し続けることです。Trevorにとって、科学は彼の「人生を埋めるもの」ではありません。それは常に彼とともにあり、生きていて、呼吸しているものです。この登山の道のり全体で、彼は薄い空気の中で激しく呼吸しながら、彼の同僚であるユニバーシティ・カレッジ・コークのKen O’Halloran教授らと一緒に戦略を練り、議論しています。これを試したらどうなるか？ データがそれを示したらどうなるか？ これはどういう意味か？ Trevorが仕事について考えずに起きている時間は一秒もありません。私にとって、これは科学に興味がある人と、それをするために生まれた人との違いです。
トレッキングが終わってルクラから山を下りようとしたとき、私たちは何日も続く悪天候で閉じ込められ、帰りの乗り継ぎ便を逃す可能性が非常に高くなりました。誰もが疲れ果て、汚れており、ますますイライラしています。フィールドワークのうち、研究でやることはもはや片付けられているので、Trevorは少し自分を休ませていると予想されるかもしれませんが、彼は疲れ切ったチームを集め、彼のやり方で気分を盛り上げようとします。Trevorはヒーローと呼ばれることに抵抗するでしょうが、ここでの彼はそれに値します。
フィールドワーク中の様子はJamesとKaitのブログからご覧いただけます： adintrepid.wordpress.com。
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