Wenn Astronauten nach Monaten im Orbit zur Erde zurückkehren, sind sie nicht nur mit körperlicher Erschöpfung konfrontiert; Sie stehen vor einer tiefgreifenden sensorischen Trennung. Eine aktuelle Studie, der Höhepunkt von fast zwei Jahrzehnten Forschung, zeigt, dass das menschliche Gehirn Schwierigkeiten hat, sein Verständnis von Gewicht und Bewegung beim Übergang zwischen Schwerkraft und Mikrogravitation „umzuprogrammieren“.
Die Wissenschaft des Muskelgedächtnisses
Forscher der Katholischen Universität Löwen in Belgien und der Baskischen Stiftung für Wissenschaft in Spanien führten eine Längsschnittstudie durch, um zu verstehen, wie die Raumfahrt die motorischen Fähigkeiten verändert. Die Studie untersuchte 11 Astronauten (zwei Frauen und neun Männer), die mindestens fünf Monate an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) verbracht hatten.
Der Kern der Forschung konzentrierte sich auf die Art und Weise, wie Menschen Objekte manipulieren. Auf der Erde wird unser Halt in erster Linie von einer einzigen Notwendigkeit angetrieben: das Herunterfallen von Objekten zu verhindern. In der Mikrogravitation der ISS verschwindet diese Notwendigkeit. Gegenstände fallen nicht; sie treiben einfach. Folglich verlagert sich der Zweck eines Griffs vom „Halten von etwas“ zum „Bewegen von etwas durch den Raum“.
Wie die Studie durchgeführt wurde
Um diese subtilen Veränderungen in der Wahrnehmung zu messen, führten Astronauten vor, während und nach ihren Missionen bestimmte Aufgaben aus:
- Rhythmische Bewegung: Einen Gegenstand zwischen Daumen und Zeigefinger halten und dabei den Arm auf und ab bewegen, entweder einem Metronom folgend oder frei bewegend.
- Reibungs- und Rutschkontrolle: Sie bewegen ihren Griff an einem festen Objekt auf und ab, um die Mindestkraft zu bestimmen, die erforderlich ist, um ein Abrutschen zu verhindern.
Die Ergebnisse: Ein Gehirn zwischen den Welten
Die Daten offenbarten eine faszinierende Diskrepanz zwischen der Art und Weise, wie sich der Körper bewegt, und der Art und Weise, wie das Gehirn Bewegungen vorhersagt.
In der Mikrogravitation: Überkompensation für einen Geist
Selbst nach Monaten der Schwerelosigkeit gewöhnten sich die Astronauten nicht vollständig an die fehlende Schwerkraft. Sie wendeten weiterhin eine deutlich höhere Greifkraft an, als eigentlich nötig war. Ihre Gehirne „erwarteten“ im Wesentlichen einen Kampf gegen die Schwerkraft, der nicht vorhanden war, und wandten ein Maß an Muskelspannung an, das der Anziehungskraft der Erde entgegenwirken würde.
Auf der Erde: Die Gewichtsunterschiede
Die auffälligsten Ergebnisse traten beim Wiedereintritt auf. Als Astronauten zur Erde zurückkehrten, erlebten sie einen „Vorhersagefehler“.
- Empfundenes Gewicht: Viele Astronauten berichteten, dass sich Objekte viel schwerer anfühlten als erwartet.
- Bewegungssymmetrie: Auf der Erde wenden wir natürlich mehr Kraft an, um ein Objekt anzuheben, als es abzusenken (Asymmetrie). Im Raum werden Bewegungen symmetrischer, da „oben“ und „unten“ ähnliche Anstrengungen erfordern. Bei der Rückkehr zur Erde dauerte es einige Zeit, bis diese natürliche Asymmetrie zurückkehrte.
„Die durch jahrelanges Lernen auf der Erde erworbene robuste Griff-Last-Kraftkopplung kann daher nach ausreichender Zeit in der Schwerelosigkeit gestört werden.“
Warum das wichtig ist: Das prädiktive Gehirn
Diese Forschung beleuchtet einen grundlegenden Aspekt der menschlichen Biologie: Unsere Bewegungen sind nicht nur Reaktionen; es sind Vorhersagen.
Das menschliche Nervensystem erstellt ständig Modelle der Welt, um vorherzusagen, wie viel Kraft zur Erledigung einer Aufgabe erforderlich ist. Wenn ein Astronaut Monate im Weltraum verbringt, wird dieses interne Modell aktualisiert, um eine schwerelose Umgebung widerzuspiegeln. Da diese neuronalen Prozesse jedoch über die Jahre des Lebens auf der Erde so tief verwurzelt sind, erfolgt die „Neuprogrammierung“ schrittweise und unvollkommen.
Das Gehirn erlebt im Wesentlichen eine Phase der „sensorischen Verzögerung“, in der es versucht, die Regeln des Weltraums auf die Realität der Erde anzuwenden, was zu Ungeschicklichkeit und unerwarteten körperlichen Empfindungen führt.
Schlussfolgerung: Die Studie zeigt, dass ein langfristiger Raumflug die Vorhersagemodelle der Physik des Gehirns grundlegend verändert und eine erhebliche Zeit der neurologischen Neukalibrierung erfordert, damit Astronauten wieder sicher und genau durch die Schwerkraft der Erde navigieren können.
