Wcale nie trzeba być astronautą, aby poczuć, jak organizm ludzki zachowuje się na Marsie. Osoby dotknięte chorobą lokomocyjną doświadczają podobnych objawów, jakie można przeżyć podczas pobytu na Czerwonej Planecie. Poczucie, że otoczenie wiruje w momencie, gdy wcale tak nie jest, czy problemy z chodzeniem nie należą do najprzyjemniejszych uczuć tego świata. 

Problemy, z jakimi zmagają się astronauci

Zaburzenia związane ze zmianami wzrokowo-przedsionkowymi, z którymi musi zmagać się astronauta, występują w krytycznych momentach misji, takich jak wejście w stan nieważkości oraz powrót do ziemskiej grawitacji (1G). Zaburzenia te obejmują chorobę lokomocyjną, złudzenia optyczne, zmiany w koordynacji oko-głowa oraz zmiany w równowadze i chodzie po wylądowaniu, zwłaszcza z zamkniętymi oczami. Stwierdzono, że im dłużej astronauta naraża swoje ciało na działanie mikrograwitacji, tym silniejsze będą objawy. Ten scenariusz nie brzmi optymistycznie dla ludzi, którzy w przyszłości staną na Czerwonej Planecie. Plan podróży na Marsa obejmuje kilkumiesięczną podróż w stanie nieważkości (0G) przed wylądowaniem na powierzchni naszego czerwonego sąsiada, gdzie występuje odmienna grawitacja (0,38G), co prezentuje dość duże wyzwanie dla naukowców, aby zbadać dokładnie mechanizmy działania skutków przyszłych misji. 

Cele symulacji dezorientacji przestrzennej 

Jako że odczuwane przez astronautów skutki nie mogły być tylko i wyłącznie spowodowane wpływem mikrograwitacji na układ mięśniowy i szkieletowy, naukowcy postanowili niezwłocznie zgłębić ten temat. Wysnuto stwierdzenie, że niektóre ze zgłaszanych deficytów są spowodowane oscylopsją, czyli destabilizacją wzroku w przestrzeni, spowodowaną zmniejszeniem zaangażowania w ruchy głowy podczas poruszania się. Oscylopsja automatycznie wiąże się z destabilizacją głowy, a co za tym idzie, zaburzeniem pionowej postawy tułowia, stąd ta hipoteza. Zaburzenia te łączą się również z wpływem stanu nieważkości na narządy otolityczne, odpowiadające za sprawdzanie i wysyłanie do mózgu informacji o tym, w jakiej pozycji względem grawitacji znajduje się nasza głowa. Gdy organizm znajduje się w przestrzeni kosmicznej, narządy te wysyłają nieprawidłowe sygnały dotyczące położenia ciała w przestrzeni, co tłumaczy zaburzenia równowagi.

Uczestniczka badania podczas testów oglądająca uchwyty w wirtualnej rzeczywistości i używająca fizycznych uchwytów do poruszania się po otoczeniu w warunkach symulacji 0G

Badanie konfliktu przedsionkowo–wzrokowego w  środowisku 1G jest niemalże niemożliwe do osiągnięcia, więc naukowcy nie byli w stanie bezpośrednio zbadać zdolności ludzi do chodzenia w grawitacji marsjańskiej. 

Do głównych celi tego badania sfinansowanego przez NASA należy zbadanie, w jaki sposób przesadny ruch wizualnego otoczenia wpływa na równowagę dynamiczną w symulowanej marsjańskiej grawitacji oraz symulacja deficytów chodu po locie kosmicznym w celu oceny potencjalnych środków zaradczych. 

Poczuć się jak na Marsie

Aby poczuć się jak bohater filmu science fiction wystarczy aktywny system odciążania grawitacyjnego (ARGOS), spacer tandemowy oraz odrobina technologii w postaci wirtualnej rzeczywistości (VR) połączonej z dezorientującą stymulacją optokinetyczną (DOS). Dziesięciu śmiałków, którzy przeszli pozytywnie wszystkie testy medyczne, zostało podpiętych do uprzęży ARGOS, która umożliwia skakanie, chodzenie i bieganie przy odciążeniu od 0% (1G) do 100% (0G) wagi badanej osoby. Dzięki goglom VR stosowanym wraz z zestawem słuchawkowym, badani mogli eksplorować zewnętrzną część ISS (EVA), wewnętrzną część ISS (IVA), patrzeć jak Ziemia obraca się poniżej oraz obserwować gwiazdy na niebie. Symulacja VR ISS w stanie ziemskiej grawitacji przygotowała uczestników badania do testowania wykonywania poleceń w stanie VR + DOS. 

Po lewej: wirtualna scena środowiska marsjańskiego (VR). Po prawej: wirtualna scena marsjańska z nałożoną warstwą cieniowania stymulacji optokinetycznej (VR + DOS)

DOS składał się ze wzoru szachownicy, który poruszał się przechyłem i odchyleniem w tym samym kierunku i prędkości, co ruchy głowy badanego. 

Zastosowanie takiej metody miało na celu wywołać podobne objawy jak te, których doświadczali astronauci, gdy przechylali głowę względem grawitacji po locie kosmicznym.

Ostatnim elementem składowym przeprowadzonego badania był Tandem Walk (pięta jednej stopy dotyka palców drugiej stopy podczas kroku) ze skrzyżowanymi rękoma na klatce piersiowej po podłodze wyłożonej pianką o grubości 10cm. 

Uczestnik badania podczas spaceru tandemowego w warunkach symulacji marsjańskiej grawitacji w asyście 2 operatorów.

Nowe środowisko analogowe

Naukowcy zajmujący się tym badaniem po analizie wyników doszli do wniosku, że połączenie piankowej powierzchni, DOS i VR nadaje się do analogowych badań dotyczących skuteczności środków zaradczych. Środki te miałyby na celu zwiększenie wydajności prawidłowego chodzenia po pobycie w kosmosie. System można ulepszyć o stymulację przedsionkową wyzwalaną ruchami głowy, ale to plany na przyszłość. Wymagane są dalsze prace w kierunku ocenienia, czy na to analogowe środowisko można narażać członków załogi oraz należy sprawdzić, czy szkolenie przed lotem lub w trakcie lotu może poprawić wydajność chodu astronautów po locie.

Wyniki pokazały nam, że astronauci po powrocie z misji kosmicznych mogą doświadczać oscylopsji, co przyczynia się do zaburzeń lokomocyjnych. Wyniki jako skutek misji kosmicznych wskazywały również nieregularnej długości, małe kroki oraz brak utrzymywania zamierzonej ścieżki chodu u astronautów. Jednakże wiemy, iż większość z objawów ustaje po czasie, stąd pojawia się trudne pytanie: czy warto opuścić na chwilę naszą planetę i narazić się na poważne skutki, które mogą ustąpić, ale mogą też być obecne w naszym życiu do końca?

Wszystkie zdjęcia pochodzą z artykułu źródłowego

Korekta – Matylda Kołomyjec