Ученые изучили изменение зрительного восприятия в невесомости
Исследователи Института физиологии имени И. П. Павлова РАН, СПбГУ, НИУ ВШЭ и Института медико-биологических проблем РАН исследуют влияние гравитации на механизмы восприятия пространства и управления собственным движением людей, находящихся в невесомости. Исследователи выяснили, что после ослабления гравитационной нагрузки, моторная реакция человека менее подвержена влиянию оптической иллюзии, чем в норме.
Ученые поставили эксперименты, выявляющие роль зрительного восприятия в условиях космического полета, когда кинестетическая информация подвергается искажению, а визуальная – способна компенсировать его. Исследователи предлагают дополнить методику исследований моделью, где были бы разделены механизмы двух зрительных подсистем – одной, направленной на совершение действий, и другой, отвечающей за восприятие.
Известно, что гравитационная разгрузка (ослабление гравитационной нагрузки) может влиять на тело и мозг космического путешественника разными способами. Любопытно проследить историю осознания проблем, которые могут возникнуть во время космических полетов, на примерах из художественной литературы. Еще Иоганн Кеплер («Сон, или Посмертное сочинение о лунной астрономии», 1634) предлагал, во-первых, отбирать для космических путешествий только здоровых испытателей, и, во-вторых, для безопасности путешественников усыплять их посредством наркотиков и опиума.
Герои повести «Вне Земли» К. Э. Циолковского (1920) бодрствовали, поэтому в первые мгновения невесомости испытывали то, что позднее получит название «ориентационных иллюзий», вследствие возникновения безопорного состояния (отсутствия опорной афферентации) и нарушении работы вестибулярного аппарата (отолиты, расположенные в полукружных каналах, теряют вес).
В более поздних научно-фантастических произведениях, таких, как «Путевой обходчик» Уолтера Миллера (1957), «Луна – суровая хозяйка» Роберта Хайнлайна (1966), перед героями встает и проблема мышечной атрофии, которая, по-видимому, может вести к дефициту проприоцептивной информации, то есть, к снижению степени осознания положения собственного тела в пространстве – за счет недостатка информации от мышц и сухожилий.
В результате таких нарушений (отсутствие опорной афферентации, уменьшение обратной связи от проприоцепции и искажение вестибулярного входа) происходит реорганизация систем управления движением – больший вес придается сигналам от сенсорных систем, менее зависимым от гравитации, и, следовательно, менее подверженных влиянию невесомости, в частности – зрительной системе.
Изучение механизмов сенсорных взаимодействий и их нарушений производится комплексно, как, собственно, во время космических полетов, так и в наземных исследованиях, позволяющих использование как большего размера выборок, так и более строгой циклограммы (плана) исследований. Существуют различные способы моделирования состояния невесомости. Наряду с моделями параболического полета, разгрузки одной из конечностей, подводного погружения и антиортостатической гипокинезии в гравитационной физиологии широко используется такая модель гравитационной разгрузки, как «сухая» иммерсия.
Испытатели, пребывающие в «сухой» иммерсии, погружены на свободно плавающей водонепроницаемой ткани в ванну, наполненную теплой водой, и остаются в таком положении в зависимости от плана опыта на протяжении от шести часов до 56 суток.
Как правило, на основе экспериментов, имитирующих состояние невесомости и включающих выполнение движений со зрительной обратной связью, изучаются изменения и адаптационные процессы в зрительной системе в целом. Между тем за рамками гравитационной физиологии и психофизиологии получила широкое распространение теория двух зрительных подсистем – «для действия» и «для восприятия», которые анатомически и функционально разделены в коре головного мозга человека.
Вентральный поток, «что», отвечает за сознательное зрительное восприятие, а дорсальный поток, «где», отвечает за обработку зрительной информации, необходимой для организации движений. В частности, среди экспериментов, подтверждающих существование таких подсистем, выделяются работы с использованием геометрических иллюзий. Люди ошибаются при зрительной оценке таких объектов, думая, что один из элементов иллюзии больше, а другой меньше. Но, если нужно совершить действие, например, схватить иллюзорный объект, то ошибка будет менее выражена.
Теория двух потоков позволила облегчить понимание элементарных нейрокогнитивных механизмов, лежащих в основе сенсомоторной координации в пространстве. Ученые из Института Физиологии имени И. П. Павлова РАН, Санкт-Петербургского Государственного университета, Высшей школы экономики и Института медико-биологических проблем РАН рассмотрели результаты экспериментов, которые потенциально важны для прогнозирования изменений в вентральном и дорсальном потоках во время космического полета и при моделируемой микрогравитации.
На основе собственных исследований, проводимых в «сухой» иммерсии, наземной модели гравитационной разгрузки, предлагается использовать стимульный материал, содержащий как нейтральные стимулы, так и изображения, вызывающие геометрические зрительные иллюзии Мюллер-Лайера и Понцо. Согласно теории двух потоков, модальность ответа (вербальный или моторный) сказывается на силе воспринимаемой иллюзии.
Результаты экспериментов показывают, что величина ошибки при оценке объектов зависит от того, является стимул нейтральным или иллюзорным, и от того, в каком состоянии испытуемый дает ответ: обычном, или через некоторое время после пребывания в «сухой» иммерсии. Важно, что изменения в оценке размеров объектов с использованием вербального и моторного ответа происходят неравномерно. Как правило, сила иллюзии уменьшается по мере пребывания в сухой иммерсии при ее моторной оценке.
Это позволяет предположить, что гравитационно обусловленные изменения сенсомоторной координации в различной степени влияют на дорсальный и вентральный поток. Дальнейшее развитие этого направления исследований, начиная с тщательного анализа стимульного материала и методик исследования в наземных моделях и переноса экспериментов в космос, внесет значительный вклад в наши знания о восприятии космических путешественников. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Physiology.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно