Гравітаційне запізнення: чому астронавтам важко заново освоїти фізику Землі
Коли астронавти повертаються Землю після місяців, проведених на орбіті, вони зіштовхуються як з фізичної втомою, а й глибоким сенсорним дисонансом. Недавнє дослідження, яке стало підсумком майже двадцятирічної роботи, показує, що людському мозку вкрай важко «перепрограмувати» своє розуміння ваги та руху при переході від гравітації до мікрогравітації.
Наука м’язової пам’яті
Дослідники з Католицького університету Лувена (Бельгія) та Баскського фонду науки (Іспанія) провели лонгітюдне дослідження, щоб зрозуміти, як космічні польоти змінюють моторику. У ході роботи вивчали 11 астронавтів (дві жінки та дев’ять чоловіків), які провели на борту Міжнародної космічної станції (МКС) щонайменше п’ять місяців.
Основна увага в дослідженні приділялася тому, як люди маніпулюють об’єктами. На Землі наше захоплення продиктовано однією головною необхідністю: запобіганням падіння предметів. У разі мікрогравітації на МКС ця необхідність зникає. Предмети не падають, вони просто дрейфують. Отже, мета захоплення змінюється з утримання предмета на вазі на переміщення предмета в просторі.
Методика дослідження
Щоб виміряти ці тонкі зрушення у сприйнятті, астронавти виконували певні завдання до, під час та після своїх місій:
- Ритмічні рухи: утримання предмета між великим і вказівним пальцями під час руху рукою вгору й униз — або у такт метроному, чи вільному режимі.
- Контроль тертя та ковзання: переміщення захоплення вгору і вниз по закріпленому об’єкту, щоб визначити мінімальну силу, необхідну для запобігання прослизання.
Результати: мозок, що застряг між світами
Отримані дані виявили разючу розбіжність між тим, як рухається тіло, і тим, як мозок передбачає цей рух.
У мікрогравітації: боротьба з примарою
Навіть після місяців невагомості астронавти не змогли повністю адаптуватись до відсутності гравітації. Вони продовжували докладати значно більшу силу захоплення, ніж вимагалося насправді. Їхній мозок, по суті, «очікував» боротьби з гравітацією, якої не існувало, прикладаючи рівень м’язової напруги, звичний для протидії земному тяжінню.
На Землі: невідповідність ваги
Найдивовижніші результати були зафіксовані при поверненні. Коли астронавти опинялися на Землі, вони стикалися з помилкою прогнозування.
- ** Сприймається вага: ** Багато астронавтів повідомляли, що предмети здавалися набагато важчими, ніж очікувалося.
- Симетрія рухів: На Землі ми природно використовуємо більше зусиль, щоб підняти предмет, ніж щоб опустити його (асиметрія). У космосі рухи стають більш симетричними, тому що “вгору” і “вниз” вимагають приблизно однакових зусиль. Після повернення Землю потрібен час, щоб ця природна асиметрія відновилася.
«Міцний зв’язок між силою захоплення і навантаженням, сформований роками життя Землі, може бути порушено після достатнього перебування у умовах невагомості».
Чому це важливо: прогнозує мозок
Дане дослідження наголошує на фундаментальному аспекті людської біології: наші рухи — це не просто реакції, це прогнози.
Нервова система людини постійно вибудовує моделі навколишнього світу, щоб передбачити, яка сила знадобиться для виконання завдання. Коли астронавт проводить місяці у космосі, ця внутрішня модель оновлюється з урахуванням невагомого середовища. Однак, оскільки ці нейронні процеси глибоко вкорінені роками життя на Землі, перепрограмування відбувається поступово і недосконало.
Мозок фактично переживає період «сенсорного запізнення», намагаючись застосувати космічні правила до земної реальності, що призводить до незграбності та несподіваних фізичних відчуттів.
Висновок: Дослідження демонструє, що тривалі космічні польоти фундаментально змінюють прогностичні моделі фізики в мозку, вимагаючи від астронавтів значного періоду неврологічного перенастроювання для того, щоб вони знову могли безпечно і точно орієнтуватися в умовах земної гравітації.
