Ученые выяснили, почему гравитация продолжает влиять на движения астронавтов даже после месяцев в космосе
Когда астронавты возвращаются на Землю, им требуется время, чтобы адаптироваться к возвращению гравитации. Вирусное видео с астронавтом NASA Томом Маршберном, который в шутку проклинает гравитацию, пытаясь поместить ручку в воздухе, оказалось пародией. Однако, как объясняет новое исследование, над которым работали почти 20 лет, эта шутка не так уж далека от того, что на самом деле происходит с астронавтами после продолжительного пребывания в космосе.
Исследователи из Католического университета Лёвена в Бельгии и Баскского фонда науки в Испании сравнили то, как астронавты захватывали и перемещали объекты в условиях микрогравитации космоса и на Земле. В исследовании приняли участие две женщины и девять мужчин-астронавтов, которые провели не менее пяти месяцев на борту Международной космической станции (МКС). Ученые обнаружили, что даже после нескольких месяцев невесомости «отпечаток гравитации остается видимым» в том, как астронавты манипулируют объектами, что указывает на то, что человеческому мозгу требуется довольно много времени, чтобы перепрограммировать эту мышечную память.
На Земле основная причина, по которой мы захватываем объекты, — это необходимость предотвратить их падение. В то же время в условиях микрогравитации космического пространства объекты не упадут, даже если их отпустить: цель захвата обычно состоит в том, чтобы переместить их в пространстве, а не удерживать на весу. Чтобы проверить эти эффекты, астронавты выполнили серию заданий для измерения силы захвата, движений и способности удерживать объекты без проскальзывания, взаимодействуя со специально разработанным для этой цели устройством. Они повторяли задания многократно до, во время и после своего путешествия на МКС.
В первом задании астронавты удерживали объект между большим и указательным пальцами правой руки и двигали рукой вверх и вниз, удерживая объект, в такт метроному или иногда без него. Во втором задании тот же объект был закреплен в вертикальном положении на платформе перед участником, который захватывал объект большим и указательным пальцами, скользя хватом вверх и вниз. Это позволило исследователям измерить ощущение астронавтами минимальной силы трения, необходимой для удержания объекта без проскальзывания.
Движения рук в микрогравитации были более медленными (если только метроном не задавал темп) и более симметричными: усилия, затрачиваемые на подъем или опускание объекта, были схожи. Но оказалось, что даже после нескольких месяцев на орбите астронавты не полностью адаптировались к новой среде без веса, прилагая при захвате гораздо больше усилий, чем требуется в космосе, как бы предвосхищая необходимость бороться с гравитацией при удержании или перемещении объектов.
Хотя, казалось, астронавты не сильно изменили свой захват в космосе, их возвращение на Землю показало, что некие сдвиги действительно произошли, поскольку они постепенно адаптировались обратно к притяжению гравитации. Авторы исследования отмечают, что интересно то, что некоторые астронавты устно сообщали, что объект казался им тяжелее, чем они ожидали. Таким образом, прочная связь между силой захвата и нагрузкой, приобретенная за годы обучения на Земле, может быть нарушена после достаточного времени, проведенного в невесомости.
Уже через один день после возвращения движения астронавтов в первом задании вернулись к обычному состоянию асимметрии: то есть для подъема объекта требуется приложить больше усилий, чем для его опускания. Их тела быстро приспособились обратно к привычной среде, но их мозг все еще делал некоторые неверные прогнозы относительно массы объектов. Авторы объясняют, что постепенная и неполная настройка при переходе из одного гравитационного контекста в другой подчеркивает предсказательную природу нейронных процессов, лежащих в основе этих видов поведения.