I subacquei delle operazioni speciali come i Navy SEAL si assumono rischi potenzialmente letali come combattenti nemici e ambienti difficili. Ma un altro pericolo è silenzioso e invisibile:la tossicità dell'ossigeno, il risultato della respirazione di livelli letali di ossigeno che si verificano a profondità e pressione.

Un professore all'Università di Buffalo, Università statale di New York, sta conducendo un nuovo tipo di ricerca che potrebbe proteggere i subacquei della Marina da questa minaccia mortale. L'Office of Naval Research (ONR) sta sponsorizzando il lavoro, in corso dal Dr. Blair Johnson, che insegna fisiologia dell'esercizio all'Università di Buffalo.

La tossicità dell'ossigeno deriva dal bene più prezioso dei subacquei della Marina:l'ossigeno stesso. L'aria respirabile è costituita principalmente da ossigeno, azoto e anidride carbonica. Mentre i sub hanno bisogno di ossigeno per respirare sott'acqua, il rapporto dei gas può diventare pericoloso quanto più si immergono.

"Evidenze recenti suggeriscono che i livelli ormonali fondamentali per mantenere la respirazione e la funzione cardiaca diminuiscono drasticamente quando qualcuno è immerso sott'acqua, " disse il dottor Guglielmo D'Angelo, che gestisce il Programma di Medicina Sottomarina dell'ONR. "La ricerca pionieristica del dottor Johnson amplierà il modo in cui l'immersione in acqua innesca la tossicità dell'ossigeno".

I subacquei delle operazioni speciali sono particolarmente vulnerabili. Possono incontrare livelli mortali di gas azoto e anidride carbonica, richiedendo un rebreather per mitigare la tossicità.

I subacquei utilizzano un rebreather a circuito chiuso che filtra i gas in modo tale che non appaiano bolle sulla superficie dell'acqua, utile quando si cerca di evitare il rilevamento da parte degli avversari. Però, questa furtività aggiuntiva aumenta la quantità di ossigeno che respirano i subacquei e, combinato con stress da missione e sforzo fisico, può portare a convulsioni, convulsioni, nausea, vertigini e persino coma o morte, tutti sintomi di tossicità da ossigeno.

La ricerca di Johnson si concentra sul sistema nervoso simpatico del corpo umano, che controlla la risposta istintiva "combatti o fuggi", una reazione fisica a un attacco, minaccia di sopravvivenza o evento dannoso percepito, al fine di mantenere una frequenza cardiaca adeguata, pressione sanguigna, respirazione e temperatura corporea.

Johnson e il suo team hanno costruito uno speciale serbatoio ad immersione in acqua presso il Centro per la ricerca e l'istruzione in ambienti speciali dell'Università di Buffalo, dove gli scienziati possono studiare ambienti estremi simulati, come respirare diverse miscele di gas sott'acqua.

Durante gli esperimenti, iniziata questo mese, i volontari siedono nella vasca per quattro ore, con la testa e un braccio sopra l'acqua. Sopportano i cambiamenti della temperatura dell'acqua, e respirare aria attraverso un rebreather che contiene ossigeno al 100%. Le loro braccia asciutte sono dotate di sensori per misurare i segni vitali.

La ricerca di Johnson è unica perché il suo team inserisce anche microelettrodi simili ad aghi di agopuntura direttamente nei nervi, un processo chiamato microneurografia. Ciò consente loro di misurare in tempo reale gli impulsi ai muscoli, pelle e vasi sanguigni e registra le reazioni ai cambiamenti della temperatura dell'acqua, nonché la respirazione di alti livelli di ossigeno e altre miscele di gas.

"È stato dimostrato che respirare ossigeno al 100% a terra riduce l'attività del nervo simpatico, frequenza cardiaca e pressione sanguigna, che potrebbe portare alla tossicità dell'ossigeno nell'acqua, " ha detto Johnson. "Come si applica a qualcuno immerso nell'acqua? Che impatto ha l'acqua fredda? Che impatto ha la respirazione di diverse miscele di gas? Stiamo esaminando tutti questi fattori per prevenire o mitigare il rischio di tossicità dell'ossigeno".

La ricerca di Johnson è la prima a misurare direttamente l'attività del nervo simpatico attraverso la microneurografia, con qualcuno immerso nell'acqua e che respira diverse miscele di gas. Ciascuno dei suoi 50 volontari parteciperà a un massimo di otto sessioni di immersione. in seguito, Johnson valuterà i dati per elaborare potenziali misure preventive contro la tossicità dell'ossigeno.