Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Поиск
Шифр эксперимента: Виртуал
Направление НПИ: 3. Человек в космосе
Наименование эксперимента: Пространственная ориентация и взаимодействие афферентных систем в условиях невесомости
Цель эксперимента:

Получение новых данных о механизмах сенсорных взаимодействий и сенсорных адаптаций, динамики устойчивости адаптивных сдвигов в коротких и длительных космических полетах.

Разработка методологии прогноза надежности зрительного слежения в сложных динамических и визуальных условиях, вызывающих дезориентацию и иллюзии пространственного положения.

Описание эксперимента:

В ряду проблем, встающих перед медицинской наукой в связи с освоением человеком космического пространства, одно из важных мест занимает проблема адаптации сенсорных систем человека к условиям микрогравитации. Поскольку невесомость существенно изменяет активность гравитационно зависимых систем и нарушает их привычное, эволюционно обусловленное взаимодействие, адаптация к условиям невесомости, как правило, сопровождается определенными сенсорными расстройствами. Первыми проявлениями действия микрогравитации является возникновение иллюзий положения или перемещения тела в пространстве, головокружение, затруднения при фиксации и прослеживании зрительных объектов. Часто это состояние ощущается как дискомфортное, особенно при наличии дополнительной вегетативной симптоматики. Возникающие сенсорные нарушения отрицательно сказываются на здоровье космонавтов и на качестве выполнения ими профессиональных задач в полете. Наблюдаемые сенсорные нарушения в условиях невесомости связывают с возникновением в новой гравитационной среде изменений уровня и характера вестибулярной афферентации, с характером межсенсорных взаимодействий и особенностями центральной интеграции сенсорной информации в специфических условиях. В то же время, характер взаимодействий вестибулярной и зрительной систем имеет непосредственно отношение к осуществлению слежения за зрительным объектом - одного из основных компонентов в структуре профессиональной деятельности оператора. В этой связи особый интерес представляет исследование глазодвигательных реакций, отражающих особенности и характер вестибуло-зрительных взаимодействий как в условиях 12 «чистой» невесомости, так и при развитии ориентационных иллюзий в данных условиях.

Рассмотрение результатов вестибулярных исследований, проведенных на американских космических лабораториях и кораблях, российских космических станциях и на российских биоспутниках выявило нарушения в деятельности вестибулярной системы и изменение всех функций, базирующихся на 15 вестибулярной афферентации. Однако результаты этих исследований оказались весьма вариативны, часто противоречивы, что не позволяло сделать простых однозначных заключений о механизмах межсенсорных взаимодействий. Вариативность результатов в космических экспериментах обусловлена следующими факторами: а) индивидуальными различиями адаптационных сдвигов, связанными с особенностями реактивности функциональных систем организма; б) нестандартностью экспериментальной ситуации; в) отсутствием единого комплексного подхода в исследовании вестибулярной функции в условиях космического полета. Таким образом, хотя роль вестибулярной системы в развитии симптомокомплекса КАС (КБД) общепризнана, отсутствует четкое понимание основных закономерностей в межсенсорных взаимодействиях и функционировании вестибулярной системы при изменении гравитации. Остаются дискуссионными и вопросы о роли того или иного анализатора в развитии аномальных перцептивных и сенсомоторных реакций, а также о механизмах, путях, формах и типах адаптации вестибулярной и взаимодействующих с ней сенсорных систем. По сей день нет четкого представления о том, как в условиях микрогравитации происходит смена доминантных отношений в центрах интеграции сенсорной информации, как и когда осуществляется выключение одной и включение другой сенсорной информации. По сей день мы не располагаем объективными данными по точности зрительного слежения в условиях невесомости при развитии ориентационных иллюзий. И, наконец, на борту международной космической станции отсутствует аппаратура, позволяющая обеспечивать медконтроль за состоянием сенсорных систем, за характером межсенсорных взаимодействий и за состоянием всех форм зрительного слежения. Изложенное выше свидетельствует о необходимости проведения эксперимента «Виртуал», целью которого является получение новых данных о механизмах сенсорных взаимодействий и сенсорных адаптации, динамики устойчивости адаптивных сдвигов в коротких и длительных космических полетах, а также разработка методологии прогноза надежности зрительного слежения в сложных динамических и визуальных условиях, вызывающих дезориентацию и иллюзии пространственного положения. 16 Проведение предлагаемых исследований необходимо для создания прогностических тестов, а в перспективе и эффективных мер профилактики, коррекции и лечения неблагоприятных феноменов невесомости.

Задачи эксперимента:

- разработка и создание новых методических приемов и программно- математического обеспечения исследований следящей функции глаз у космонавтов на Российском сегменте международной космической станции (PC МКС) на бортовом комплексе «Нейролаб».

- исследование влияния невесомости на точностные и скоростные возможности всех форм зрительного слежения;

- исследование влияния зрительно индуцированных иллюзий (векций) в условиях невесомости на точностные и скоростные возможности всех форм зрительного слежения;

- выявление индивидуальных особенностей и характера взаимосвязи между перцептивными, сенсомоторными и вегетативными реакциями в невесомости;

- выяснение роли сенсорной асимметрии в переносимости полета и нарушениях зрительного слежения;

- выбор и обоснование критериев надежности зрительного слежения в сложных динамических и визуальных условиях, вызывающих дезориентацию и иллюзии пространственного положения.

В рамках эксперимента проводятся следующие тестовые процедуры: а) Тест "АНКЕТА", направлен на исследование перцептивных (ориентационных иллюзий) и вегетативных реакций в условиях невесомости с помощью вербальной оценки на диктофоне, компьютерных анкет и вестибулярных тестов (активные движения головой в трех плоскостях с закрытыми глазами). б) Тест исследование спонтанной глазодвигательной активности (СГА); в) Тест- исследование всех форм зрительного слежения (точность фиксационных поворотов, точность плавного слежения и др. - ФП, ПС); г) Тест - исследование зрительно индуцированных иллюзорных реакций (линейные, ротаторные и синусоидальные векции ЛВ, РВ, СВ); д) Тест - исследование влияния векций на зрительное слежение (ЗСВ). Спонтанные и индуцированные движения глаз регистрируются методом видеоокулографии. Спонтанные и зрительно индуцированные иллюзорные реакции исследуются путем анализа записей джойстика, диктофонных записей и анкетных данных, в которых космонавты должны регистрировать свое самочувствие. Время, необходимое для проведения эксперимента (на одного члена экипажа): - подготовка - 10 мин; выполнение эксперимента 50 мин; заключительные операции 5 мин. Эксперимент должен быть проведен в условиях космического полета не менее, чем на 16 космонавтах.

В ходе эксперимента «Виртуал» изучаются механизмы вестибуло-зрительных взаимодействий и адаптации, а также динамика устойчивости адаптивных сдвигов при длительных космических полетах. Результаты эксперимента позволят разработать методологию прогноза надежности зрительного слежения в сложных динамических и визуальных условиях, вызывающих дезориентацию и иллюзии пространственного положения.

Эксперимент реализовывается в два этапа:

1 этап. «Виртуал-1».

При проведении исследований используется комплект оборудования «ETD», предназначенный для регистрации горизонтальных, вертикальных и торсионных движений глаз методом видеоокулографии. Оборудование «ETD» находится на борту PC МКС. Интерфейсы на PC МКС имеются.

2 этап. «Виртуал-2».

На втором этапе при проведении сеансов КЭ применяются комплект «Нейролаб-М» из состава комплекса «Нейролаб-2000М» и комплект «Виртуал». Комплект «Нейролаб-М» используется для регистрации спонтанных и индуцированных движений глаз методом электроокулографии (комплекс «Нейролаб-2000М» применяется на борту PC МКС).

Комлект «Виртуал» разработан ГНЦ РФ - ИМБП РАН, его доставка на PC МКС планируется в 2012 году. Предназначен для предъявления зрительной стимуляции с помощью очков виртуальной реальности (укладка «Виртуал. КП») при исследованиях методом ЭОГ, а также доставки расходных материалов (укладка «Виртуал. КРМ»), хранения и возврата на Землю результатов КЭ (укладка «Виртуал. Данные»).

Новизна эксперимента:

Эксперименты, аналогичные предлагаемому, ранее не проводились в условиях невесомости.

Научная аппаратура:

1 этап. «Виртуал-1».

НА «ETD», в составе:

- контейнер ETD головной аппарат 365x360x280 мм, 2,82 кг. Находится на борту PC МКС.

- контейнер ETD системный блок 350x400x170 мм, 7,96 кг. Находится на борту PC МКС.

Укладка ETD принадлежности 280x195x105 мм, 1,55 кг. Находится на борту PC МКС.

Укладка «Виртуал-1. КРМ» 280x200x180 мм, 0,2 кг. Доставляется для каждой экспедиции.

Укладка «Виртуал. Данные» 115x85x20 мм, 0,2 кг. Доставляется для каждой экспедиции.

Укладка «Виртуал-1. Воротник» 260x190x50 мм, 0,15 кг. Требуется доставка.

2 этап. «Виртуал-2».

Комплект «Нейролаб-М» 370x210x180 мм, 3,90 кг. Находится на борту PC МКС.

Комлект «Виртуал», в составе: Требуется разработка.

Укладка «Виртуал. KIT» 350x250x80 мм, 1,5 кг.

Укладка «Виртуал. КРМ» 290x210x50 мм, 0,3 кг. Доставляется для каждой экспедиции.

Ожидаемые результаты:

В ходе эксперимента предполагается:

- разработка и создание новых методических приемов и программно-математического обеспечения исследований следящей функции глаз у космонавтов на бортовом комплексе «Нейролаб»;

- исследование влияния невесомости на точностные и скоростные возможности всех форм зрительного слежения;

- исследование влияния зрительно индуцированных иллюзий (векций) в условиях невесомости на точностные и скоростные возможности всех форм зрительного слежения;

- получение новых данных о механизмах сенсорных взаимодействий и сенсорных адаптации, динамики устойчивости адаптивных сдвигов в коротких и длительных космических полетах;

- выявление индивидуальных особенностей и характера взаимосвязи между перцептивными, сенсомоторными и вегетативными реакциями в невесомости;

- выяснение роли сенсорной асимметрии в переносимости полета и нарушениях зрительного слежения;

- выбор и обоснование критериев надежности зрительного слежения в сложных динамических и визуальных условиях, вызывающих дезориентацию и иллюзии пространственного положения.

Создаваемые новые методические приемы, программное обеспечение и аппаратура расширяют экспертно-диагностические возможности врачей и повышают эффективность прогноза состояния сенсорных систем в космической и клинической медицине. На основе ранее проведенных бортовых исследований перцептивных и окуломоторных реакций на станциях «САЛЮТ» и «МИР» можно считать возможной успешную реализацию и предлагаемого эксперимента «ВИРТУАЛ» при условии строгого выполнения членами экипажа указанной программы. Успех выполнения эксперимента может быть оценен по результатам тестовых испытаний, реализуемых как на борту, так и в пред- и послеполетный периоды. Сопоставление полетных результатов с данными, полученными ранее в наземных исследованиях, даст представление об успешности и корректности хода эксперимента.

Полученные результаты:

Эксперимент в настоящее время введён в «Долгосрочную программа научно-прикладных исследований и экспериментов на российском сегменте РС МКС» и находится на стации его наземной подготовки.

Сроки проведения: Подготовка лётного эксперимента находится в завершающей стадии. В 2012г. планируется доставить НА на борт РС МКС.
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: ГНЦ РФ-ИМБП РАН
Организации участники: ФГУП ЦНИИмаш; РКК "Энергия" им. СП. Королёва; РГНИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина.
Научный руководитель: Д.м.н., является членом российского общества оториноларингологов, российского общества физиологов и международного общества по гравитационной физиологии Корнилова Л.Н.
Куратор от ЦНИИмаш: Васильев Е.И.
Секция КНТС: 1. Космическая биология и физиология
Публикации по эксперименту:

Эксперимент в настоящее время введён в «Долгосрочную программа научно-прикладных исследований и экспериментов на российском сегменте РС МКС». Подготовка лётного эксперимента находится в завершающей стадии. В 2012г. планируется доставить НА на борт РС МКС.

Последнее обновление: 21.03.2014

Информационная справка

Программы

Изображения