prespat

Kísérlet a Nemzetközi Űrállomáson


AzESA és az Európai Bizottság közös SURE programjának keretében kutatócsoportunk lehetőséget kapott, hogy a Nemzetközi Űrállomáson önálló kísérletet végezzen. Az MTA Pszichológiai Kutatóintézet pszichofiziológiai részlegei évtizedek óta részt vesznek a magyar űrkutatási programban, többek között tanácsadóként működtek Farkas Bertalan űrrepülésénél használt reakcióidő műszer (ún. Balaton műszer) kifejlesztésében. A mostani kísérletsorozat akár ennek a hagyománynak a folytatásaként is felfogható, a cél ugyanis – ezúttal a modern agykutatás eszközeivel – a súlytalanság körülményeihez történő alkalmazkodás folyamatának megismerése.

A tervek szerint hamarosan útnak indul a floridai Kennedy űrközpontból az Atlantis űrrepülőgép rakterében a Columbus laboratórium. Ez lesz a mi űrben végzendő kísérleteink otthona is. Az új modul Európa eddigi legjelentősebb hozzájárulása az emberes űrrepülés nemzetközi programjához. A megnövelt munkaterületen túl máris több új műszer-együttessel járul hozzá az űrállomás tudományos kapacitásához.

Módszerünk az agyi elektromos jelek vizsgálata. A kísérleti személyek fejére elektródákat helyezünk, amelyekkel mérhetőek az agyi elektromos jeleket. Mivel ezek a jelek igen kicsik, ezért ezeket egy érzékeny erősítővel felerősítjük, és ezután feldolgozzuk. Kísérleteinkben a Columbus laboratórium egyik új berendezése, az Európai Fiziológiai Modul (EPM) lesz segítségükre. Ebben a modulban kapott helyet agyi elektromos jelek vizsgálatára alkalmas egység – egy 128 csatornás EEG készülék.

A kísérletsorozat eredetileg a vizsgálatok tárgyára utaló PreSpat (Prefrontális funkciók és téri tájékozódás) nevet kapta. A kísérletek egyrészt a téri tájékozódás változásával foglalkoznak. Földi körülmények között a gravitáció kiszab egy irányt (megadja, hogy mi a „fent” és mi a „lent”), ami beépül a téri tájékozódásunkba. A gravitációt, a látott információkat és a test egyéb érzékszervei által közvetített információkat (pl. a bőrünket ért hatások érzékelését) használja fel az idegrendszerünk a térbeli tájékozódásra. Az űrhajósok idegrendszerének alkalmazkodnia kell a megváltozott körülményekhez, térbeli tájékozódásukban a gravitáció hiányában a többi (érzékszervek által közvetített) tényező hatása felerősödik. Mindezek következtében gravitáció hiányában azok a tényezők, amelyek irányt jelölnek ki számunkra, nagyobb hatással bírnak, amelyek mind viselkedésesen (reakcióidőben és hibázásban), mind az agyi elektromos jelek szintjén megmutatkoznak. Így például azokban az esetekben, amikor egy térbeli tájékozódást kívánó feladatban keretként jelen van egy négyzet vagy a képernyő közepén egy kereszt (amelyek irányokat jelölnek ki), könnyebb lehet a tájékozódás, mint akkor, amikor egy kör a keret, vagy egy pont van állandóan jelen a képernyő közepén (ezek semmilyen irányt nem jelölnek ki). A kísérletben a látási információra alapozott téri tájékozódást vizsgáljuk. Annak érdekében, hogy a vizsgálati személy csak a kísérletezők által megtervezett információra hagyatkozhasson, a környezet egyéb ingereit egy, az űrállomáson már korábban is használt „alagút” segítségével zárjuk ki. A kísérlet menete az, hogy az űrhajósok repülés előtt és azt követően is végrehajtják ugyanazt a feladatot, amit az űrben, így a gravitációban és gravitáció hiányában kapott eredményeket (reakcióidő, hibázás és az agyi elektromos jelek) össze tudjuk hasonlítani.

 

 
Az alagút: kizárja a környezetből származó vizuális jelzéseket.
 

Az űrhajósok ki vannak téve a súlytalanságnak, különböző környezeti tényezőknek, alvászavarral küzdenek és túlterheltek a szoros munkatempó következtében. Az új körülményekhez való alkalmazkodás sem könnyű. Ezek a tényezők mind negatívan befolyásolják munkavégző képességüket, hatással vannak az agy elülső, ún. prefrontális területének a működésére. Ez a terület ilyen körülmények között kevésbé hatékonyan működik. Kísérleteinkben másrészt az agynak ezen a területén bekövetkező funkcióváltozásokat vizsgáljuk. E terület működésének feltárásához olyan feladatot adunk, amely olyan elektromos jelet vált ki, ami jellemző a prefrontális funkciókra. Egy olyan feladatot képzeljünk el, amelyben a kísérleti személynek feladata van a megjelenő ingerekkel (a megfelelő billentyűk lenyomásával kell rájuk válaszolnia). Ritkán az addigi ingerektől teljesen eltérő inger jelenik meg a képernyőn, amivel semmi feladata nincs a kísérleti személynek és ez a ritka inger mindig más. Erre a nem várt ritka képre megjelenik egy agyi válasz, amiről tudjuk, hogy jellemző a prefrontális funkciókra. Ez a jel érzékenyen reagál a prefrontális működés zavarára, csökken alvásmegvonás, túlterhelés, oxigénhiány esetén és időskorban.

 
 

A feladattól eltérő inger
 

Mivel az űrhajósok egyszerre több stresszor hatásának vannak kitéve (súlytalanság, alváshiány, túlterhelés), ezért ezeknek a szerepét külön-külön is vizsgálni fogjuk itt a földön és összehasonlítjuk a tényezők együttes előfordulásának hatásával. Ezek az ún. kontrollkísérletek, amelyek során vizsgálni fogjuk a túlterhelés és az alvásmegvonás következményeit.

Az EEG vizsgálat hosszas előkészítést igényel. Az űrhajós egyik társára hárul a feladat, hogy az elektróda-sapkát felhelyezze, az elektródákat az érintkezést biztosító géllel feltöltse és működésüket ellenőrizze. Az előkészítésre fordított idő jobb kihasználása érdekében az ESA két kutatócsoportot arra kért, hogy eredetileg egymástól függetlenül tervezett kísérleteiket egy közös programba egyesítsék. Csoportunk útitársa a Guy Cheron belga agykutató által vezetett csapat, akik egy, már befejezett kísérletsorozat, a NeuroCog modernizált változatára kaptak lehetőséget. A két csapat egy éven át dolgozott azon, hogyan lehetne a rendelkezésre álló szűk időkeretben két kutatási program (PreSpat és NeuroCog) minél több kérdésére választ adni. Az így egyesített kísérlet új nevet kapott. A NeuroSpat egy-egy szótagot örökölt a kiinduló programok nevéből.







     
tartalom