ПРОБЛЕМА КОСМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ ДВИЖЕНИЯ И ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ИЛЛЮЗИЙ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ПЕРСПЕКТИВНЫМ ПОЛЁТАМ НА ЛУНУ И ОКОЛОЛУННУЮ ОРБИТУ

© Э.И.Мацнев, Е.Э.Сигалева
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космической медицины и биологии"
2013 г.

Космическая болезнь движения (КБД) или «адаптационный синдром невесомости» (АСН) является важной медико-биологической проблемой, ограничивающей эффективную работоспособность космонавта в раннем периоде адаптации к невесомости. Применительно к перспективным космическим полётам на Луну и на окололунную орбиту с изменённой гравитоинерциальной средой (1,623 м/с²; то есть в 6 раз меньше, чем на Земле), проблема вестибулярного отбора космонавтов резистентных к КБД, роль вестибулярных механизмов в поддержании зрительной стабильности и зрительной ориентации при нарушении «канало-отолитового взаимодействия», практически не изучалась.

В ранее проведённых наземных экспериментальных исследованиях с участием здоровых добровольцев и космонавтов, совершивших полёты на орбитальной станции «Мир», была подтверждена перспектива использования модели «отолитовой болезни движения» (ОБД), вызванной продолжительным (до 4 часов) вращением человека вокруг продольной оси вращения с угловой скоростью 24 об/мин. (144 град/с), в горизонтальном (ось Z) и антиортостатическом (-10 градусов) положении на стенде «Вега» для прогнозирования КБД в реальных условиях космического полёта.

Среди других прогностически значимых наземных моделей воспроизведения физиологических эффектов КБД и АСН, следует выделить: продолжительное (до нескольких часов) укачивание человека на 4-штанговых параллельных качелях в горизонтальном и антиортостатическом (-10 градусов) положении, пребывание человека в условиях «сухого погружения в иммерсионную среду» различной продолжительности (до 56 суток включительно).

Наибольший интерес в этих целях представляет метод длительного вращения человека вокруг продольно расположенной горизонтальной оси тела (Z), обозначенный в англоязычной литературе как «barbeque rotation».

Болезнь движения (БД) развивается при необычных перемещениях тела человека, способных вызвать рассогласование между возникающими сенсомоторными реакциями («сенсорный конфликт»). При этом сигналы от различных модальностей (зрительных, вестибулярных, проприоцептивных) могут входить в противоречие и не совпадать с другими сигналами или с внутренними представлениями ожидаемого движения.

Полукружные каналы и отолитовые рецепторы тесно взаимодействуют в стабилизации взора при движении головы в пространстве. Центральная нервная система (ЦНС) интегрирует информацию от полукружных каналов (угловых скоростей движения головы), от отолитовых органов (линейных ускорений и гравитации), от органа зрения, тактильных ощущений. Зрительно-вестибулярные пути «согласуются» с внутренней нейронной сетью.

Вращение вокруг горизонтально расположенной продольной оси тела (ось Z) вызывает стимуляцию волосковых клеток в ампуле горизонтальных полукружных каналов и соответствующую возбудимость нервных волокон вестибулярного нерва. Высокая вязкость эндолимфы механически преобразует сигнал от воздействия ускорения в сигнал, первоначально приблизительно пропорциональный скорости движения головы. При продолжительном вращении механическая эластичность купулы начинает восстанавливаться, и она возвращается в первоначальную позицию. При продолжающейся постоянной скорости вращения, сигналы от полукружных каналов воспринимаются только в пределах 30–60 с, после чего обследуемый перестаёт ощущать вращение. Отолитовая макула постоянно стимулируется в связи с «реориентацией» её относительно вектора гравитации, и это противоречит сигналам от горизонтальных полукружных каналов. Так создаются условия для «канало-отолитового» конфликта, который может быть причиной развития БД, более приближенной к механизму развития реальной КБД. Классическое изучение зрительной ориентации на основе тестов с восприятием гравитационной и субъективной зрительной вертикали и горизонтали при изменении положения тела в пространстве, подчёркивает важную роль отолитов.

Большую проблему для деятельности человека на лунной поверхности представляет необходимость выработки определённого стереотипа двигательной активности в этих условиях. При ускорении свободного падения в 1,623 м/с² «сдвинуть тело с места или изменить его траекторию движения» гораздо легче, чем на Земле. При резком движении тело космонавта может получить беспорядочное движение, чаще всего вращательное, так как импульс очень трудно направить по линии, проходящей через центр тяжести. С учётом того, что движения космонавтов на Луне будут осуществляться в скафандрах, увеличивающих вес человека и стесняющих его движения, отработка стереотипа двигательной активности космонавтов применительно к условиям лунной поверхности представляют самостоятельную проблему. Лишь путём долгих тренировок с одновременным снижением прилагаемых усилий можно выработать стереотип оптимальных движений в нужном направлении в условиях пониженной весомости на поверхности Луны.

Оценка функции равновесия и особенностей двигательной активности человека с использованием современных нейрофизиологических технологий после длительного вращения на стенде «Вега», укачивания на 4-штанговых параллельных качелях или после продолжительного пребывания в условиях иммерсионной среды, может способствовать выработке такого стереотипа движений.

Вышеперечисленные экспериментальные модели могут быть рассмотрены как перспективные наземные модели для изучения КБД, особенностей двигательной активности человека и зрительной ориентации применительно к космическим полётам на Луну и на окололунную орбиту.