पाणबुड्यांची कमाल!

पाण्याखाली दीर्घकाळ वावरण्यासाठी पाणबुडे प्राणवायूनं भरलेला सिलिंडर वापरून आपली प्राणवायूची गरज भागवतात. मात्र अनुभवी पाणबुडे प्राणवायूच्या मदतीशिवाय पाण्याखाली सात-आठ मिनिटं सहज राहू शकतात. प्राणवायूची मदत न घेता, पाण्यात खोलवर सूर मारणं, हा एक साहसी क्रिडाप्रकार म्हणूनही लोकप्रिय झाला आहे. पाण्याखाली असताना प्राणवायूचा पुरवठा बंद झालेला असल्यामुळे, अशा पाणबुड्यांचं शरीर हे उपलब्ध प्राणवायू जपून वापरत असतं. पाण्यात खूप खोलवर असताना तर, या पाणबुड्यांना पाण्याचा प्रचंड दाबही सहन करावा लागतो. अशा परिस्थितीत शरीराच्या आत काही बदल घडून येतात. काही अवयवांकडचा रक्तपुरवठा कमी होऊन तो मेंदूसारख्या मोजक्या अवयवांकडे वळतो. यामुळे हृदयाचे ठोके कमी होतात, हृदयाच्या ठोक्यांच्या स्वरूपात बदल होतो, शरीरातल्या रक्तवाहिन्याही आकुंचन पावतात.

आता संशोधकांना प्रश्न पडला आहे की, श्वास रोखून बराच काळ पाण्याखाली खोलवर राहणाऱ्याच्या शारीरिक क्रियांत नक्की किती प्रमाणात बदल होतो!  कारण मेंदूला होणारा प्राणवायूचा पुरवठा फारच कमी झाला तर, बेशुद्धावस्थेची आणि इतर गुंतागुतीची शक्यता असते. मीड स्वीडन युनिव्हर्सिटी या स्वीडनमधील विद्यापीठातल्या, प्राण्यांच्या शरीरावर संशोधन करणाऱ्या एरिका शागाटे आणि त्यांच्या इतर सहकाऱ्यांनी या प्रश्नाचं उत्तर शोधण्याचा यशस्वी प्रयत्न केला आहे. आतापर्यंत असा अभ्यास काही प्रमाणात प्राण्यांवर केला गेला आहे. माणसावरही जरी असा अभ्यास केला गेला असला तरी, नियंत्रित परिस्थितीत केल्या गेलेल्या या अभ्यासाला अनेक तांत्रिक मर्यादा होत्या. एरिका शागाटे आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी या मर्यादांवर मात करून, प्रत्यक्ष सूर मारणाऱ्या पाणबुड्यांच्या हृदयाची आणि मेंदूची स्थिती अभ्यासली आहे.

एरिका शागाटे आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी हा अभ्यास, खोलवर सूर मारण्याच्या स्पर्धांत भाग घेण्याऱ्या, कसलेल्या पाणबुड्यांवर केला. या अभ्यासासाठी त्यांनी विशिष्ट प्रकारचं साधन वापरलं. या साधनामागचं तंत्र नवं नाही. रक्तातील प्राणवायूचं प्रमाण शोधणाऱ्या पल्स ऑक्सिमीटरसारख्या साधनांतून ते पूर्वीपासून वापरलं जातं. परंतु पाणबुड्यांच्या शारीरिक बदलांचा सर्वंकष अभ्यास करण्यासाठी या साधनात काही बदलांची आवश्यकता होती. त्या दृष्टीनं शागाटे आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी या साधनात काही महत्त्वाचे बदल करून घेतले. मेंदूला होणाऱ्या रक्तपुरवठ्यातील प्राणवायूचं प्रमाण मोजण्यासाठी, हे छोटसं साधन या पाणबुड्यांच्या पोशाखात, कपाळाच्या वरच्या बाजूस ठेवलं गेलं.

आपल्या श्वासाद्वारे आत घेतलेल्या प्राणवायूचं रक्तातील हिमोग्लोबिनबरोबर संयुग निर्माण होतं. हे प्राणवायूयुक्त हिमोग्लोबिन रक्ताद्वारे शरीरातील सर्व अवयवांना प्राणवायू पुरवतं. हे संयुग अवरक्त किरण शोषू शकतं. अभ्यासासाठी वापरलेल्या या साधनात एलईडी दिव्याद्वारे सतत अवरक्त किरण निर्माण केले जातात. रक्तात किती प्रमाणात हे अवरक्त किरण शोषले गेले, याचं मापन करून रक्तातील प्राणवायूयुक्त हिमोग्लोबिनचं प्रमाण कळू शकतं. या साधनाद्वारे केल्या गेलेल्या अखंड नोंदींच्या विश्लेषणावरून या संशोधकांनी, पाणबुड्याच्या पाण्याखालच्या संपूर्ण वास्तव्याच्या काळातलं, त्यांच्या रक्तातील प्राणवायूचं प्रमाण, ऊतींतल्या प्राणवायूचं प्रमाण, हृदयाचे ठोके, हृदयाच्या आकुंचन-प्रसरणाचं स्वरूप, अशा विविध गोष्टींचं मापन केलं.

एरिका शागाटे आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी अभ्यासलेले पाणबुड्यांचे सूर हे पाऊण मिनिटापासून चार मिनिटांहून अधिक काळाचे होते, तर याच काळात या पाणबुड्यांनी गाठलेली जास्तीत जास्त खोली ही १०७ मीटर इतकी होती. पाण्यात सूर मारल्यानंतर, या पाणबुड्यांच्या मेंदूला होणाऱ्या रक्तपुरवठ्यातील प्राणवायूच्या पातळीत अपेक्षेनुसार घट होत असल्याचं या संशोधकांना दिसलं. मात्र ही घट आश्चर्यजनक होती. माणसाच्या रक्तातल्या प्राणवायूची पातळी, प्राणवायू बाळगण्याच्या कमाल क्षमतेच्या आसपास म्हणजे सुमारे अठ्ठ्याण्णव टक्के इतकी असते. ही पातळी काही कारणांनी कमी होऊन पन्नास टक्क्यांच्या खाली गेली की, माणसाची बेशुद्धावस्थेकडे वाटचाल सुरू होते. या पाणबुड्यांच्या रक्तातील प्राणवायूची पातळी पन्नास टक्क्यांपर्यंत खाली तर जात होतीच, परंतु सर्वांत कमी नोंदली गेलेली पातळी ही फक्त पंचवीस टक्के इतकी कमी होती. एव्हरेस्ट शिखरावर पोचणाऱ्या गिर्यारोहकांच्या रक्तातील प्राणवायूची पातळीसुद्धा इतकी घटलेली नसते. पाणबुड्यांच्या रक्तातील प्राणवायूची ही पातळी ग्रे सीलसारख्या सस्तन प्राण्याच्या रक्तातील प्राणवायूच्या पातळीपेक्षाही कमी भरली.

या संशोधनात आढळलेली दुसरी महत्त्वाची गोष्ट म्हणजे या पाणबुड्यांच्या हृदयाच्या ठोक्यांचा अत्यंत घटलेला वेग. सर्वसाधारणपणे, माणसाच्या हृदयाच्या ठोक्यांचा वेग हा मिनिटाला साठ ते शंभरच्या दरम्यान असतो. प्राणवायूशिवाय खोलवर सूर मारणाऱ्या या पाणबुड्यांच्या हृदयाचे ठोके कमी असणं हे अपेक्षित होतंच. परंतु ते मिनिटाला फक्त सुमारे अकरा, इतके हळू पडत होते. खोल पाण्यात वावरणाऱ्या सील, देवमासा, डॉल्फिन या सागरी सस्तन प्राण्यांच्या हृदयाच्या ठोक्यांच्या वेगाइतकाच हा वेग होता. पाण्याखाली असताना पाणबुड्यांच्या हृदयाच्या आकुंचन व प्रसरण पावण्याचं स्वरूपही या प्राण्यांच्या हृदयाच्या आकुंचन-प्रसरणासारखंच असल्याचं दिसून आलं. या पाणबुड्यांच्या शरीरातल्या, प्राणवायूचा पुरवठा करणाऱ्या रक्तवाहिन्या अपेक्षेनुसार आकुंचन पावत असल्याचा निष्कर्षही या संशोधकांनी काढला. पाण्याखाली असताना, पाणबुड्यांच्या शरीराची अवस्था काहीशी पाण्याखाली वावरणाऱ्या सस्तन प्राण्यांप्रमाणेच होत असल्याचं या सर्व निरीक्षणांवरून दिसून येतं.

प्राणवायूशिवाय पाण्याखाली वावरताना, पाणबुड्यांचं शरीर हे आत्यंतिक परिस्थितीला तोंड देत असल्याचं या संशोधनावरून स्पष्ट झालं आहे. या आत्यंतिक परिस्थितीत पाणबुड्यांची शारीरिक क्षमता किती असावी लागते, याची थोडीफार कल्पना आता संशोधकांना आली आहे. किंबहुना, अशा प्रकारे प्राणवायूशिवाय दीर्घकाळ पाण्याखाली वावरताना मानवी शारीरिक क्षमतेचा अक्षरशः कस लागतो. तज्ज्ञांच्या मते, या सर्व संशोधनाचा आणखीही एक उपयोग होणार आहे. या संशोधनात वापरलेली पद्धत ही इतर प्रकारच्या आत्यंतिक परिस्थितीला तोंड द्यावं लागणाऱ्या व्यक्तीच्या मेंदूचं व हृदयाचं कार्य कसं चालतं, हे अभ्यासण्यासाठीही उपयोगी ठरणार आहे. एरिका शागाटे आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी केलेलं हे वैशिष्ट्यपूर्ण संशोधन रॉयल सोसायटीच्या ‘फिलॉसॉफिकल ट्रान्झॅक्शन्स – बी’ या शोधपत्रिकेत प्रसिद्ध झालं आहे.

चित्रवाणीः https://www.youtube.com/embed/h6bMSQUgyl0?rel=0

— डॉ. राजीव चिटणीस.

छायाचित्र सौजन्य: Marco Assmann – Wikimedia, J. Chris McKnight, et al, royalsocietypublishing.org