|
Адаптация астронавтов к изменениям силы тяжести
|
|
|
|
При переходе из условий микрогравитации космического корабля в среду с высокой гравитацией Луны или Марса астронавты испытывают дефицит перцептивных и двигательных функций. Вестибулярная система внутреннего уха, которая определяет положение и движение головы, должна приспособиться к новой интерпретации сигналов силы тяжести. Команда под руководством Мичиганского университета, включающая исследователей из Лаборатории биоастронавтики Университета Колорадо в Боулдере и лаборатории неврологии НАСА в Космическом центре Джонсона, разработала задачу разнонаправленного постукивания, выполняемую в дополненной реальности (AR), для выявления сенсомоторных нарушений, подобных тем, которые наблюдаются у астронавтов после космического полета. Результаты, опубликованные в журнале Aerospace Medicine and Human Performance, могут помочь в принятии решений об операциях миссии, установив, когда астронавты способны выполнять задачи, требующие полной координации, такие как пилотирование транспортных средств или управление другими сложными системами.
|
|
|
|
Полевые тесты для оценки сенсомоторных нарушений ранее проводились после возвращения членов экипажа Международной космической станции на Землю. Большинство членов экипажа полностью восстановили способность выполнять тесты на вестибулярную координацию в течение двух-четырех дней после приземления. Однако во время выздоровления члены экипажа проходили интенсивное лечение у специалистов по физической подготовке и реабилитации. При выполнении гравитационных переходов в пункты назначения за пределами Земли астронавтам потребуется метод проверки восстановления в ограниченном пространстве их космического корабля без помощи экспертов. "Space - это действительно разновидность телемедицины, где нам нужно принимать решения без присутствия экспертов. Инструменты для поддержки принятия таких решений могут сделать будущие космические миссии более эффективными и помочь снизить риски", - сказала Лея Стирлинг, соавтор статьи и доцент кафедры промышленной и эксплуатационной инженерии и робототехники Мичиганского университета.
|
|
|
Исследовательская группа разработала задачу по координации рук и глаз, рассматриваемую через очки дополненной реальности, в качестве легкого решения, учитывающего пространство. Этот формат позволяет отслеживать движения рук и глаз, позволяя пользователям просматривать свое физическое окружение наряду с информацией, генерируемой компьютером. AR облегчает разработку индивидуальных оценок, адаптируя функциональные задачи в соответствии с требованиями миссии или индивидуальными потребностями экипажа. Используя встроенные датчики, эти оценки, основанные на дополненной реальности, отслеживают и анализируют зрительно-моторную координацию астронавтов, кинематику головы и показатели производительности в зависимости от конкретной задачи, предлагая ценную информацию об их сенсомоторных возможностях. "Данные оценок, основанных на дополненной реальности, позволяют получать целенаправленную обратную связь и создавать персонализированные программы реабилитации или контрмеры", - сказала Ханна Вайс, соавтор статьи и выпускница докторантуры Мичиганского университета.
|
|
|
|
Задача на зрительно-моторную координацию включает в себя 16 мишеней, адаптированных по установленному стандарту взаимодействия человека и компьютера, голографически спроецированных в физическом пространстве пользователя и расположенных на равноудаленном круговом массиве. Цель состоит в том, чтобы как можно быстрее и точнее нажимать на мишени в заданной последовательности. Чтобы проверить влияние нарушения вестибулярного аппарата на выполнение этой задачи, исследователи применили электрическую стимуляцию к сосцевидным отросткам участников исследования, расположенным сразу за ухом, чтобы нарушить их ощущение движения. Основываясь на покачиваниях участников, возникающее в результате нарушение вестибулярного аппарата имитировало вестибулярную дезориентацию, которую астронавты испытывали бы через один-четыре часа после полета. Как скорость, так и точность касания мишеней снизились после вестибулярной стимуляции, что указывает на то, что этот тип нарушения может препятствовать способности экипажа определять известные местоположения мишеней, находясь в статичном положении стоя. Линейные ускорения головы также увеличились, что указывает на то, что попытка сохранить равновесие мешала их работе.
|
|
|
|
Будущие исследовательские усилия будут направлены на изучение задач равновесия и мобильности в дополнение к этой оценке зрительно-моторной координации, чтобы получить более четкое представление о приспособлении астронавта к местной силе тяжести. Перед развертыванием также необходимо определить пороговые значения готовности для принятия решений. Вайс, ныне инженер по исследованию человеческого фактора в Космическом центре имени Джонсона НАСА, расширяет эту работу, чтобы поддержать тестирование астронавтов. "Мы будем тестировать эту задачу в условиях микрогравитации с помощью программы Aurelia Aerospace, которая позволяет студентам выполнять исследования в условиях имитируемой микрогравитации с использованием параболического полета", - сказал Ситрлинг. "Сенсомоторные проблемы представляют серьезный риск для членов экипажа, и мы работаем над использованием электрической вестибулярной стимуляции для обучения астронавтов работе в этих нарушенных состояниях перед полетом в космос, чтобы улучшить их результаты", - сказал Аарон Оллред, первый автор статьи и докторант кафедры биоастронавтики в Университете Колорадо в Боулдере. "Здесь, на Земле, оценки и парадигмы нарушений, которые мы разрабатываем, могли бы стать основой для телемедицинского ухода за пациентами, например, за теми, кто с возрастом теряет вестибулярный аппарат", - добавил Оллред.
|
|
|
|
Источник
|
