Kiedy astronauci wracają na Ziemię po miesiącach spędzonych na orbicie, stają w obliczu nie tylko zmęczenia fizycznego, ale także głębokiego dysonansu sensorycznego. Niedawne badanie, będące zwieńczeniem prawie dwudziestu lat pracy, pokazuje, że ludzki mózg ma niezwykle trudności z „przeprogramowaniem” rozumienia wagi i ruchu podczas przechodzenia z grawitacji do mikrograwitacji.
Nauka o pamięci mięśniowej
Naukowcy z Université Catholique de Louvain (Belgia) i Basque Science Foundation (Hiszpania) przeprowadzili badanie podłużne, aby zrozumieć, w jaki sposób lot kosmiczny zmienia zdolności motoryczne. W badaniu wzięło udział 11 astronautów (dwie kobiety i dziewięciu mężczyzn), którzy spędzili co najmniej pięć miesięcy na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).
Badanie skupiało się na tym, jak ludzie manipulują przedmiotami. Na Ziemi nasze chwytanie podyktowane jest jedną główną koniecznością: zapobieganiem spadaniu obiektów. W warunkach mikrograwitacji na ISS ta potrzeba znika. Przedmioty nie spadają, po prostu dryfują. W rezultacie cel chwytania zmienia się z trzymania przedmiotu w zawieszeniu na przemieszczanie obiektu w przestrzeni.
Metodologia badań
Aby zmierzyć te subtelne zmiany w percepcji, astronauci wykonywali określone zadania przed, w trakcie i po misji:
- Rytmiczne ruchy: trzymanie przedmiotu pomiędzy kciukiem a palcem wskazującym i poruszanie ręką w górę i w dół – w rytm metronomu lub w trybie swobodnym.
- Kontrola tarcia i poślizgu: Przesuwanie chwytaka w górę i w dół nieruchomego obiektu w celu określenia minimalnej siły wymaganej do zapobiegania poślizgowi.
Wyniki: mózg utknął między światami
Odkrycia ujawniły uderzającą rozbieżność między sposobem, w jaki porusza się ciało, a sposobem, w jaki mózg przewiduje ten ruch.
W mikrograwitacji: walka z duchem
Nawet po miesiącach stanu nieważkości astronauci nie byli w stanie w pełni przystosować się do braku grawitacji. Nadal stosowali znacznie większą siłę chwytania, niż było to faktycznie wymagane. Ich mózgi zasadniczo „spodziewały się” walki z grawitacją, która nie istniała, wywierając poziom napięcia mięśni, jakiego normalnie oczekuje się, aby przeciwdziałał grawitacji.
Na Ziemi: rozbieżność w wadze
Najbardziej uderzające wyniki odnotowano po powrocie. Kiedy astronauci wylądowali na Ziemi, napotkali „błąd przewidywania”.
- Postrzegana waga: Wielu astronautów zgłaszało, że obiekty wydawały się znacznie cięższe, niż oczekiwano.
- Symetria ruchu: Na Ziemi naturalnie używamy większej siły do podniesienia przedmiotu niż do jego opuszczenia (asymetria). W przestrzeni ruchy stają się bardziej symetryczne, ponieważ „w górę” i „w dół” wymagają w przybliżeniu tego samego wysiłku. Po powrocie na Ziemię przywrócenie tej naturalnej asymetrii zajęło trochę czasu.
„Silny związek między siłą uścisku a obciążeniem, ukształtowany przez lata życia na Ziemi, może zostać zakłócony po wystarczającym wystawieniu na działanie nieważkości”.
Dlaczego to ma znaczenie: mózg przewidujący
To badanie podkreśla fundamentalny aspekt biologii człowieka: nasze ruchy to nie tylko reakcje, to przewidywania.
Ludzki układ nerwowy nieustannie buduje modele otaczającego nas świata, aby przewidzieć, ile siły będzie potrzebne do wykonania zadania. Kiedy astronauta spędza miesiące w kosmosie, ten model wewnętrzny jest aktualizowany w celu uwzględnienia środowiska nieważkości. Jednakże, ponieważ te procesy neuronowe są głęboko zakorzenione przez lata życia na Ziemi, „przeprogramowanie” zachodzi stopniowo i niedoskonałe.
Mózg faktycznie przechodzi okres „opóźnienia sensorycznego”, próbując zastosować kosmiczne zasady do ziemskiej rzeczywistości, co skutkuje niezdarnością i nieoczekiwanymi doznaniami fizycznymi.
Wniosek: Badanie pokazuje, że długotrwały lot kosmiczny zasadniczo zmienia predykcyjne modele fizyki w mózgu, wymagając od astronautów przejścia znacznego okresu neurologicznego przebudowy, zanim będą mogli ponownie bezpiecznie i dokładnie poruszać się po grawitacji Ziemi.
