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.
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.
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."
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.
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.
