Проблема потери ориентации при отрыве от Земли — важная для летчиков и космонавтов. Пространственная дезориентация может оказаться смертельно опасной, поэтому, чтобы защититься от нее, астронавты проходят интенсивную подготовку. Но теперь ученые обнаружили, что носимые устройства, которые вибрируют, подсказывая ориентацию, могут значительно повысить эффективность этой тренировки, делая космический полет немного безопаснее.
«Длительный космический полет вызовет множество физиологических и психологических стрессоров, которые сделают астронавтов очень восприимчивыми к пространственной дезориентации, — отметил Вивеканандан П. Вимал из Университета Брандейса в США, ведущий автор статьи. — Когда астронавт дезориентирован, он больше не сможет полагаться на свои «внутренние датчики», на которые ориентировался всю жизнь».
Исследователи использовали сенсорную депривацию и устройство многоосного вращения для проверки вибротакторов в моделируемом космосе. Основной вопрос, на который надо было дать ответ, — могут ли вибротакторы исправить вводящие в заблуждение сигналы, получаемые участниками от своих вестибулярных систем, и можно ли научить доверять им?
Было набрано 30 участников, из которых 10 прошли обучение балансировке на вращающемся устройстве, 10 получили вибротакторы, а остальные 10 получили и то, и другое. Всем добровольцам показали видео вращающегося устройства и рассказали, как оно работает: движется как перевернутый маятник до тех пор, пока не достигнет границы столкновения. Стабилизировать его может человек, сидящий в устройстве и управляющий им с помощью джойстика.
Дополнительное обучение для участников, прошедших его, включало задания, которые учили людей отключаться от вестибулярного чувства и полагаться на вибротакторы вместо естественных гравитационных сигналов. Эти задания включали поиск скрытых невертикальных точек равновесия, а это означало, что участникам приходилось игнорировать свое желание выровняться в вертикальном положении и сосредоточиться на вибротакторах.
Всем исследуемым были предоставлены повязки на глаза, беруши и белый шум для прослушивания. У тех, у кого были вибротракторы, к каждой руке было привязано по четыре вибротактора, которые гудели, когда они отходили от точки равновесия. Каждый участник принял участие в 40 испытаниях, стремясь удержать устройство вращения как можно ближе к точке равновесия.
В половине испытаний устройство вращения работало в вертикальной плоскости крена. Это считалось аналогом Земли, поскольку участники могли использовать естественные гравитационные сигналы для ориентации. Во второй половине, которая действовала как аналог космического полета, устройство вращения работало в горизонтальной плоскости вращения, где гравитационные сигналы больше не могли помочь.
После каждого блока испытаний участников просили оценить, насколько они дезориентированы и насколько они доверяют вибротакторам. Ученые измеряли свой успех, наблюдая за тем, как часто они падали и насколько хорошо они контролировали свое равновесие.
Все группы изначально были дезориентированы в аналоге космического полета. Ученые ожидали этого, поскольку участники не могли полагаться на естественные гравитационные сигналы, которые они обычно используют. Почти все участники сообщили, что доверяют вибротакторам, но они также сообщили о замешательстве из-за конфликтов между их внутренними сигналами и вибротакторами.
Участники, носившие вибротакторы, по-прежнему показали лучшие результаты, чем те, кто только прошел обучение. Группа, предназначенная только для тренировок, чаще падала, больше перемещалась вокруг точки равновесия и чаще случайно дестабилизировала себя. Однако обучение действительно помогло. По мере того как испытания продолжались, группа, которая проходила и обучение, и вибротакторы, показала лучшие результаты.
Однако даже после тренировки участники показали себя не так хорошо, как в земном аналоге. Возможно, им потребовалось больше времени, чтобы интегрировать сигналы от вибротакаторов, или же жужжание вибротакаторов могло не дать достаточно сильного сигнала опасности.
«Когнитивного доверия пилота к этому внешнему устройству, скорее всего, будет недостаточно», — сказал Вимал. «Вместо этого доверие должно быть на более глубоком, почти подкогнитивном уровне. Для этого потребуется специальная подготовка».
По словам ученых, если датчики пройдут более масштабные испытания, у космических полетов будет множество возможных применений — от помощи астронавтам в безопасной посадке на поверхность планеты до поддержки их, когда они перемещаются вне транспортного средства в космосе.
Результаты работы опубликованы в журнале Frontiers in Physiology.
Фото: greekreporter.com
Нет комментариев