Badania astronautów przynoszą odpowiedzi na pytania o percepcję ruchu

Brak grawitacji nie wpływa na umiejętności percepcyjne astronautów. Mają oni zaskakującą zdolność orientowania się i oceniania przebytej odległości – wynika z badań kanadyjskich i niemieckich naukowców.

Grawitacja wpływa na percepcje

.Szukanie odpowiedzi na pytania dotyczące zdrowia i bezpieczeństwa człowieka w kosmosie staje się coraz ważniejsze – zwłaszcza, że wiele krajów podjęło przygotowywania do powrotu człowieka na Księżyc.

„Wielokrotnie wykazano, że grawitacja wpływa na umiejętności percepcyjne. Najlepszym sposobem zbadania wpływu grawitacji jest jej wykluczenie. Dlatego przenieśliśmy nasze badania w przestrzeń kosmiczną” – tłumaczy jeden z autorów badania (https://www.nature.com/articles/s41526-024-00376-6), Laurence Harris, z Center for Vision Research i Multisensory Integration Lab.

Naukowcy z Uniwersytetu York w Kanadzie zbadali 6 astronautów i 6 astronautek, przebywających na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) przynajmniej rok. Porównali ich poczucie dystansu od Ziemi przed, w trakcie, i po misjach. Ze zdziwieniem odkryli, że się ono nie zmieniło. Podczas misji astronauci mieli też oszacować kąt pochylenia ciała, przebytą odległość i rozmiar obiektu, w którym przebywali.

Stacja kosmiczna ma 837 m3 objętości przestrzeni życiowej i waży 417 289 kg. Krąży w odległości ok. 400 kilometrów od powierzchni Ziemi, a grawitacja Ziemi jest niwelowana przez siłę odśrodkową generowaną przez ruch stacji. W powstałej mikrograwitacji sposób, w jaki ludzie się poruszają, przypomina latanie.

Nawiązanie kontaktu z astronautami po przybyciu na stację kosmiczną zajęło naukowcom kilka dni. Zdaniem Laurence’a Harrisa możliwe, że badania nie były w stanie uchwycić wczesnej adaptacji, która mogła nastąpić w ciągu pierwszych kilku dni. „To wciąż dobra wiadomość, ponieważ potwierdza, że adaptacja następuje bardzo szybko” – powiedział naukowiec.

Misje kosmiczne nie są pozbawione ryzyka. Kiedy ISS okrąża Ziemię, czasami zostaje uderzona przez małe obiekty, które mogą się przedostać do środka. Astronauci muszą wtedy przemieścić się w inne, bezpieczne miejsce stacji.

„Podczas naszego eksperymentu ISS wielokrotnie musiała wykonywać manewry unikowe” – wspomina Harris. – „Astronauci muszą mieć możliwość szybkiego dotarcia do bezpiecznych miejsc lub luków ewakuacyjnych na ISS w sytuacji awaryjnej. Dlatego dobrze było obserwować, że faktycznie robili to całkiem sprawnie”.

Mikrograwitacja przyspiesza proces starzenia się organizmu (zanik kości i mięśni, zmiany w funkcjonowaniu hormonalnym i zwiększona podatność na infekcje), dlatego badania przeprowadzone w tej przestrzeni mają znaczący wpływ na doskonalenie procesów medycznych i wymyślanie nowych, mających poprawić kondycję człowieka w starszym wieku.

Percepcja ruchu jest kluczowym elementem w utrzymaniu równowagi i orientacji w przestrzeni. Właściwe postrzeganie własnego ruchu oraz zmian w otoczeniu pozwala na adekwatne reagowanie i dostosowanie postawy ciała, co jest niezbędne do zachowania stabilności i zapobiegania upadkom.

Jeśli, zgodnie z wynikami badań astronautów, ich percepcja ruchu nie zmienia się – tak samo powinno być u osób starszych – sugerują badacze. Problem związany z upadkami w starszym wieku może jednak wynikać z trudności w przekształceniu percepcji w efektywny odruch równowagi. Innymi słowy, choć osoby starsze mogą prawidłowo odczuwać ruch, mogą mieć jednocześnie problem z szybkim i adekwatnym reagowaniem, co jest kluczowe w „łapaniu równowagi”.

Badania opisują to jak działają zmysły astronautów

.To przekształcenie postrzeganego ruchu w działanie wymaga koordynacji pomiędzy systemem nerwowym a mięśniami, co pozwala na dostosowanie postawy ciała. Z wiekiem zdolność ta może być obniżona z powodu zmian w sile mięśni, szybkości reakcji czy nawet efektywności przekazu nerwowego.

Niebagatelną rolę odgrywa też zmysł wzroku. W badaniach opublikowanych w 2022 r. naukowcy dowiedli, że tylko 54 proc. pacjentów, którzy doświadczyli upadku w starszym wieku, miało badany wzrok.

„Badania kohortowe wykazały zwiększone ryzyko upadków związane ze spadkiem ostrości wzroku. Stabilność posturalną osiąga się dzięki odpowiedniemu bodźcowi z układu wzrokowego, przedsionkowego i somatosensorycznego, przetwarzaniu informacji przez korę mózgową i wreszcie sprawnej reakcji motorycznej mięśni, stawów i odruchów. Deficyt któregokolwiek z układów sensorycznych może zaburzyć równowagę i potencjalnie narazić osobę na ryzyko upadków” – napisali naukowcy.

W badaniu znaleziono dowody na to, że osoby, które doznały upadku – w porównaniu z osobami w tym samym wieku, które nie doznały upadku, mają gorszy wzrok, ubytek słuchu i częściej mieszkają na obszarach ubogich, rzadziej też utrzymują kontakty towarzyskie. 

Medycyna kosmiczna

.O przyszłości badań nad zdrowiem człowieka w kosmosie pisze na łamach Wszystko co Najważniejsze Agata KOŁODZIEJCZYK, astrobiolożka i były pracownik Advanced Concepts Team Europejskiej Agencji Kosmicznej.

„Od zarania dziejów kosmos inspirował do rozwoju. 50 lat temu człowiek stanął na Księżycu, a od 20 lat astronauci nieprzerwanie pracują na orbicie okołoziemskiej w Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). W najbliższych latach zbudowane będą stacje badawcze na orbicie Księżyca i na jego powierzchni, a Elon Musk zorganizuje pionierski załogowy lot na Marsa” – opisuje autorka.

Co więcej, w historii załogowych lotów kosmicznych na około 560 osób, które odbyły lot w kosmos, 18 osób zginęło z przyczyn technicznych. W tym samym czasie odnotowano kilka przypadków poważniejszych infekcji, jednak żadnej z osób nie trzeba było reanimować; nie trzeba też było przerywać misji w celu ratowania życia. Tak mały procent osób chorujących w kosmosie zawdzięczamy medycynie kosmicznej, która obecnie nabiera szczególnego znaczenia.

„Medycyna kosmiczna wywodzi się z medycyny lotniczej i zajmuje się opieką zdrowotną astronautów. Do podstawowych zadań medycyny kosmicznej zalicza się selekcję astronautów, ich szkolenie do misji kosmicznych, monitoring ich zdrowia w czasie misji, adaptację i rehabilitację po powrocie z kosmosu”  – dodaje ekspert.

W jej ocenie kluczowym zadaniem medycyny kosmicznej, korzystnym również dla ludzi na Ziemi, jest rozwój metod, procedur i urządzeń umożliwiających ochronę zdrowia w trybie zdalnym.

„Astronauci na ISS codziennie zdają raporty lekarzom pracującym w naziemnych centrach astronautów. Codziennie nawiązywany jest kontakt z psychologiem i rodziną. Regularna komunikacja to podstawowe narzędzie w utrzymaniu zdrowia i dobrego samopoczucia astronauty. Dodatkowymi elementami zapewniającymi bezpieczeństwo w kosmosie są eliminacja lęków poprzez wielokrotne trenowanie ekstremalnych scenariuszy w czasie szkoleń w warunkach symulowanych na Ziemi, świadomość i rozumienie zagrożeń, przede wszystkim zaś procedury” – dodaje autorka.