Как невесомость влияет на ощущения космонавтов?
Иллюзии на МКС: как невесомость влияет на ощущения космонавтов
Уже в Древней Греции
философы заявляли, что наши органы чувств нас обманывают. Они указывали
на преломление предметов в воде и искажение размеров при удалении,
настаивая на том, что истину способен показать только разум. Искаженное
восприятие мы называем иллюзией, хотя по большей части этот "обман" не
мешает нам выстраивать картину мира.
В космосе обычные земные иллюзии приобретают новые свойства. Все эти
эффекты вызваны реакцией человеческого организма на отсутствие
гравитации.
Восприятие пространства регулирует вестибулярный аппарат — орган,
воспинимающий изменения положения головы и тела в пространстве, а также
направление движения тела. Он находится во внутреннем ухе и представляет
собой комплекс скоплений клеток и известковых образований.
Вестибулярный аппарат состоит из полукружных каналов и статолитового
аппарата. В области последнего находятся чувствительные волосковые
клетки, погруженные в отолитовую мембрану, желатинообразную субстанцию. В
ней находятся ушные камушки (отолиты) — образования, давление которых
на разные части мембраны зависит от положения тела в пространстве. Но
когда человек оказывается в невесомости, эти камушки давления не
оказывают. Поэтому, лишенные естественного способа ориентации в
пространстве, космонавты начинают испытывать различные иллюзии.
Схема строения отолитовой мембраны
С целью изучения "космических иллюзий" в Институте
медико-биологических проблем РАН был проведен масштабный эксперимент, в
ходе которого исследовали пред- и послеполетное состояние организма
космонавта, а также фиксировали все происходящее с ним на МКС
(международной космической станции) в условиях невесомости. Оказалось,
что в этом непривычном для человеческого организма состоянии проявляются
ориентационные, кинетические, координатные, проприоцетивные иллюзии.
Ориентационные иллюзии наблюдались практически у всех космонавтов
(98%), постепенно уменьшаясь в течение нескольких часов или даже минут.
Они выражались в потере восприятия пространства. Если мы осмотрим
помещение, а потом закроем глаза и попытаемся наощупь добраться до стены
или некого предмета, то, скорее всего, допустим небольшую ошибку, но в
целом сможем правильно оценить расстояние до объекта и направление
движения. На МКС даже после изучения окружающего пространства при
выключении света иногда возникала полная дезориентация — человек не мог
определить, в какую сторону и как долго ему перемещаться до цели.
Кинетический обман характеризовался ощущением вращения собственного
тела вокруг, а также перемещением вдоль какой-либо оси. На первый
взгляд, кинетические иллюзии кажутся веселым аттракционом, однако
закончить такое "катание" по собственному желанию невозможно. Подобные
иллюзии переходили в координатные: людям казалось, что их тело наклонено
влево или вправо, назад или вперед, а иногда располагается вверх
ногами.
Невесомость может заставить человека чувствовать в буквальном смысле,
как пол уходит из-под ног, а стены падают. Некоторые космонавты также
отмечали иллюзорное ощущение положения различных частей тела: "кажется,
что сидишь согнувшись, а на самом деле ровно лежишь в спальном мешке",
"руки находятся сверху, а кажется, что снизу", — так проявляли себя
проприоцетивные иллюзии.
Наряду с иллюзорными реакциями у 72% космонавтов возникали
затруднения при слежении за движущейся целью и фиксации на ней взора,
отмечались и дискоординационные проявления — промашки при попытках
схватить предмет, удары головой о панели при "плавании" внутри станции.
Анализ с использованием электроокулографии и математических методов
выявил связь между развитием ориентационных иллюзий и обнаруженными
нарушениями глазодвигательных реакций.
"Мы проводим пред-и послеполетное обследование
всех членов экипажа, чтобы понять, на каких уровнях происходит изменение
центральной нервной системы, — поясняет старший научный сотрудник
лаборатории вестибулярной физиологии Института медико-биологических
проблем РАН Георгий Екимовский. — Для исследования того, насколько
серьезно проявляются вестибулярные нарушения, мы используем несколько
методов, в том числе разработанные нашей лабораторией. Комплекс включает
в себя электроокулографию со специальным набором тестов и уникальным
программным обеспечением, разработанным для космонавтов у нас в
институте. Мы также используем метод видеофотографии, то есть
поддерживаем нейросенсорные связи между зрительной активностью глаза,
состоянием вестибулярной и нервной систем организма в целом."
Изменение траектории движения глаза при слежении за объектом
Метод электроокулографии основан на регистрации разницы потенциалов,
которая возникает при движении глазного яблока. Сам глаз представляет
собой диполь, в котором роговица в общем электроположительна
относительно сетчатки. Для регистрации потенциалов вокруг глаза
крестообразно устанавливают электроды. Если глазное яблоко пребывает в
покое, то электроды находятся на равных расстояниях от положительного и
отрицательного полюсов. Если пациент направляет взор в сторону, то один
из электродов движется ближе к положительному полюсу, а второй — к
отрицательному. В результате последний становится электроотрицательным, а
первый — электроположительным. По знаку потенциала можно установить
направление движения глаза.
Запись спонтанного движения глаз
Рассказывает Георгий Екимовский: "Если иллюзии возникают только в
течение трех первых дней, это называется адаптацией, но если они
продолжаются по истечении данного времени, можно говорить о
возникновении космической болезни движения. Так называется состояние,
при котором к нарушению восприятия пространства добавляются некие
симптомы или синдром (совокупность симптомов), нарушающие рабочую
деятельность космонавта в невесомости. После возвращения на Землю иногда
у космонавтов также возникают иллюзии, схожие с "космическими". Одним
из любопытных постполетных эффектов было то, что некоторые космонавты
после посадки несколько дней испытывали на себе движение Земли. Они
физически "ощущали", как планета несется в космическом пространстве."
Изучение реакции организма космонавтов на невесомость помогает лечить
нарушение равновесия и головокружение у обычных людей. Есть два
варианта лечения. Первый метод содержит фармакотерапию, а второй
заключается в проведении ряда тренировок вестибулярного аппарата, схожих
с теми, что проводятся для предполетной подготовки космонавтов.
В Институте медико-биологических проблем РАН готовится новый
эксперимент Virtual2 по изучению реакций вестибулярного аппарата на
невесомость. На данный момент оборудование тестируют на Земле, в
условиях, симулирующих невесомость на МКС.
Комментарии
Отправить комментарий