Предыдущие исследования и отчеты из первых рук показывают, что людям труднее контролировать физическое движение и выполнять умственные задачи в условиях микрогравитации. Астронавты испытывали проблемы с балансом и иллюзиями восприятия — например, чувствовали, что они переключаются между положениями "правый бок вверх" и "вверх ногами".В исследовании «Влияние космического полета на нейрокогнитивные функции: объем, долголетие и нейронные основы» (NeuroMapping) изучаются изменения как в структуре, так и в функциях мозга, а также определяется, сколько времени требуется для восстановления после возвращения из космоса.Исследователи используют как поведенческие оценки, так и изображения мозга.
Астронавты проходят рассчитанные на время полосы препятствий и проверяют свою пространственную память или способность мысленно изображать трехмерную фигуру и управлять ею до и после космического полета. На борту станции также проводится тест пространственной памяти, тесты на сенсомоторную адаптацию и компьютерные упражнения, требующие от них одновременного движения и мышления. Астронавты проходят тестирование вскоре после прибытия на станцию, в середине и ближе к концу шестимесячного полета.
Структурная и функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ) головного мозга выполняется до и после полета.«Мы изучаем объем различных структур головного мозга и меняются ли они в размере или форме во время космического полета», — сказала главный исследователь Рэйчел Д. Зайдлер, директор лаборатории нейромоторного поведения Мичиганского университета.Функциональная МРТ вовлекает астронавтов, выполняющих задачу во время визуализации, которая покажет исследователям, на какие части мозга они полагаются для этого.
По словам Зайдлера, и оценка поведения, и визуализация мозга важны для определения взаимосвязи между физическими изменениями в мозге и изменениями в поведении.«На Земле ваша вестибулярная — или система баланса — сообщает вам, как ваша голова движется относительно силы тяжести, но в космосе отсчет гравитации отсутствует», — сказал Зайдлер. «Это вызывает эти иллюзии восприятия, а также трудности с координацией движений глаз и головы».
Эти трудности могут иметь серьезные последствия для космонавтов, особенно при смене гравитационной среды, например при посадке на Марс. В этих случаях астронавты должны уметь выполнять такие задачи, как использование инструментов и вождение вездехода, и они должны быть способны к побегу в случае аварийной посадки.Выявление физических механизмов, лежащих в основе изменений в поведении, и времени, необходимого для адаптации, поможет исследователям определить, как лучше всего помочь исследователям космоса компенсировать это.
Результаты исследования также могут показать, возвращаются ли астронавты к "нормальному" состоянию после полета из-за того, что мозг возвращается обратно, или же мозг вместо этого учится компенсировать изменения, произошедшие в космосе.Ученые знают, что изменения и адаптация мозга происходят и здесь, на Земле. Например, с возрастом люди используют больше мозговых сетей, чем молодые люди, для выполнения той же задачи. Химиотерапия, травмы и болезни также могут вызвать такую адаптацию.
Соисследователь Патриция А. Рейтер-Лоренц, заведующая кафедрой психологии Мичиганского университета, сказала, что основным преимуществом этого исследования является то, что испытуемые являются здоровыми астронавтами в хорошей физической форме. Это позволит применить результаты по целому ряду причин.Получение дополнительных сведений о том, как человеческий мозг изменяется в космосе, поможет ученым лучше понять, как он может восстанавливаться и адаптироваться в космосе и на Земле.
По крайней мере здесь, на Земле, люди обычно могут сказать, какой путь вверх.