Űrköd és tengeribetegség

Agyműködés súlytalanságban: magyar kísérlet az ISS-en

Vajon ugyanúgy működik-e az űrhajósok agya az űrutazás során, mint a Földön? Ez a kérdés Farkas Bertalan űrrepülésénél is felmerült. Az általa felvitt, Balaton nevű műszer a reakcióidő gyorsaságát mérő eszköz volt.

De miért gondolták, hogy az agyműködés is problematikus terület lehet? Miért változtatná meg a súlytalanság? Elsősorban a fejünknek a gravitáció irányához viszonyított helyzetét érzékelő rendszer, a labirintusszerv működésén keresztül. A függőlegest akkor sem látjuk ferdének, ha oldalra billentjük a fejünket. Ehhez azonban agyunknak szüksége van a fej helyzetét leíró információra. Ha a súlytalanságban ez a jel kiesik, agyunk azt fogja észlelni, hogy a környezetünk dülöngél, mintha egy hajó belsejében lennénk. Mindez a repülés első napjaiban a tengeribetegséghez hasonló kellemetlen tüneteket, szédülést, hányingert okoz.

Egy másik nehézség: ahhoz, hogy mekkora izomerőre lesz szükség egy tárgy megragadásához, agyunknak számításba kell vennie a karunk súlyát. Agyunk a Földön már megtanulta ezt az információt, ezért a súlytalanságban eleinte nagyobb erővel fogja indítani a mozgást, és így túlnyúlunk a célon. Az űrhajósok eleinte sokat ügyetlenkednek, de agyuk végül megtanulja az új helyzetet. Ez a tanulás pluszteljesítményt kíván az agytól, még ha nem tudatosan történik is. Ez a többletterhelés lehet az oka annak, hogy az űrhajósok „űrködről” (space fog) számolnak be, vagyis úgy érzik, hogy küldetésük korai szakaszában nem olyan gyors és pontos a gondolkodásuk, mint lenni szokott. A hányinger néhány nap után általában elmúlik, az ügyetlenkedésnek is vége lesz. Azt persze a megfigyelések nem árulják el, hogy az adaptáció maradéktalanul megtörtént-e, vagy az űrhajósok agyának folyamatos megterhelést jelent-e a megváltozott környezet.

Vannak olyan tényezők is, amelyekről szinte biztosan tudjuk, hogy nem múlnak el néhány hét alatt. Ilyen pl. az alvászavar, a napi (cirkadián) ritmus megzavarása miatt. Úgy tűnik, hogy a nappalok és éjszakák természetes 24 órás váltakozása nem helyettesíthető tökéletesen mesterséges világítással és a földihez hasonló napirenddel. Kimutatták, hogy az űrhajósok alvásideje lecsökken a repülést megelőző és az azt követő – amúgy nem kevésbé stresszes – időszakhoz képest, annak ellenére, hogy többségük altatókkal él. A súlytalanság megváltoztatja a vérkeringést, ez pedig hatással lehet az agy vérellátására is, bár a folyamat részleteit még nem ismerjük.

A Természettudományi Kutatóközpont Kognitív Idegtudományi és Pszichológiai Intézetében működő Környezeti Adaptáció és Űrkutatási Kutatócsoport munkatársai azt vizsgálták, hogy kimutatható-e valamilyen agyi teljesítménycsökkenés az űrutazás során, és van-e javulás hosszú távon. Olyan feladatokat terveztek, amelyek a térbeli tájékozódás alapjait érintik, mert feltételezték, hogy a testhelyzet érzékelésének zavara a térbeli irányok érzékelését is megnehezíti. A reakciók sebességén és pontosságán túl az agyi elektromos aktivitást (EEG) is mérték, hogy megtudják, a reakciók lassulása mögött a mozgásszervezés említett zavaránál mélyebb okok állnak-e.

A kísérlet elvégzésére az Európai Űrügynökség (European Space Agency, ESA) biztosított lehetőséget, egy belgiumi központú kutatócsoport kísérletével „társbérletben”.

A kísérlet egyik feladata a „Vonalak” volt. Az űrhajósok egy laptop képernyőjét nézték, amelyen először egy sárga vonal villant fel, majd egy kicsit később egy kék. A feladat az volt, hogy gombnyomással jelezzék, hogy a második vonal párhuzamos volt-e a korábbival, vagy sem. A felvillanások gyors ütemben követték egymást, és néha a párhuzamostól való eltérés elég kicsi volt, így nem volt könnyű a gyorsaság és pontosság folyamatos fenntartása.

Volt egy nehezebb feladat, az „Óra”. Ebben egy szám villant fel a képernyőn, nem sokkal utána pedig egy pont jelent meg. Ha például a 2-es szám jelent meg, és a pont a 2 órának megfelelő helyen villant fel, akkor az „igen” gombot kellett megnyomni, de ha egy másik óránál, akkor a „nem” gombot.

A laptopra egy csőszerű nézőkét szereltünk, így az űrhajósok csak a képernyőnek egy kör alakú részét láthatták. Erre azért volt szükség, hogy a képernyő egyenes szélei vagy más külső tárgyak ne adhassanak viszonyítási pontot az irányok megítéléséhez.

Az EEG-jelek mérése komoly kihívást jelentett, mert ehhez fel kell helyezni a kísérleti alanyra egy úszósapkához hasonló eszközt, amelyben elektródák vannak, majd ezek kis üregeit elektromosan vezető zselével feltölteni, végül ellenőrizni, hogy a jelek megfelelő minőségűek-e. A repülés előtti és utáni ellenőrző méréseknél mindezt a kutatócsoport nagy gyakorlattal rendelkező tagjai végezték, de az űrállomáson egy másik űrhajósra hárult ez a feladat. Csak két alkalommal gyakorolhatták a műveletet a felszállás előtt, ami alig volt több a semminél. Elképzelhető, milyen nagy volt az izgalom, hogy vajon sikerül-e. A Nemzetközi Űrállomás (International Space Station, ISS) európai moduljában működő EEG-készülék szerencsére valós idejű jeleket tud továbbítani a toulouse-i központba. A kutatók ott élőben nézhették az előkészületeket, és ellenőrizhették az EEG-jelek minőségét. Az űrhajósok – mint mindig – most is kiváló munkát végeztek. Összesen tíz kísérletet hajtottak végre a fedélzeten, és az adatok kivétel nélkül használhatóak lettek.

Az eredmények igazolták az előzetes feltevéseket. Az űrutazás alatt az űrhajósok lassabban és több hibával válaszoltak, mint lenn, a Földön. Ez így volt az első felvételnél, a küldetés második hetében és két hónappal később is, vagyis az első hetek után már nem lehet további javulásra számítani. A figyelmet jelző EEG-jelek is csökkentek, vagyis a lassulást nem a mozgás „ügyetlensége” okozta. Még a visszaérkezés utáni első héten is gyengébb volt az űrhajósok teljesítménye. Ez arra utal, hogy a problémát nem közvetlenül a súlytalanság okozza, hiszen az a földet éréssel megszűnik. Egy hónappal később már ugyanazt mértük, mint a felszállás előtt, tehát nem volt jele maradandó károsodásnak.

Az „űrköd” tehát nem múlik el nyomtalanul az első néhány hét után, így az űrhajósoknak ezzel a járulékos teherrel is meg kell küzdeniük, hogy küldetésük során a legmagasabb színvonalú szellemi teljesítményt nyújthassák.

Balázs László
Természettudományi Kutatóközpont Kognitív Idegtudományi ás Pszichológiai Intézet Környezeti Adaptáció és Űrkutatási Kutatócsoport