Meer dan 500 mensen hebben tot nu toe de ruimte in gereisd en, terwijl we een beetje weten hoe leven zonder zwaartekracht onze fysieke gezondheid beïnvloedt, we weten bijna niets over hoe het onze geest beïnvloedt.

Dus, mijn collega's en ik hebben onszelf gelanceerd, rigs van apparatuur en onze deelnemers in "zero gravity flight" om experimenten uit te voeren. Het is een opwindend - en soms extreem misselijkmakend - leven, maar het opent nieuwe vensters naar hoe we anders denken en waarnemen in de ruimte. Dit is ongetwijfeld belangrijk als we de ruimte willen koloniseren.

Gewichtloosheid is een belangrijk onderdeel van de ruimtevluchtervaring. Sinds de eerste ruimtemissies, echter, het is duidelijk dat gewichtloosheid een verscheidenheid aan gezondheidsproblemen veroorzaakt, met name het verminderen van spiermassa, desoriëntatie en wazig zicht veroorzaken.

Dit zou niet verrassend moeten zijn, aangezien alle levende organismen zijn geëvolueerd onder de constante "1g" van zwaartekracht. Maar we moeten ook uitzoeken hoe gewichtloosheid onze waarneming en ons gedrag beïnvloedt. Zonder naar het International Space Station (ISS) te gaan, de beste manier om dit te doen is op een zwaartekrachtvlucht. Tijdens deze vluchten een omgebouwd Airbus A310-vliegtuig volgt het traject van een parabool. Dit betekent dat het afwisselend stijgt en daalt, onder een hellingshoek van 45°.

Elke parabool begint met een "pull-up" versnellingsfase waarin de zwaartekracht dubbele zwaartekracht van de aarde is (hyperzwaartekracht, 2g). Dit duurt ongeveer 20 seconden. De piloten lieten het vliegtuig vervolgens in een "vrije val" vallen. Gedurende de volgende 20 seconden, alles en iedereen aan boord van het vliegtuig wordt blootgesteld aan gewichtloosheid (microzwaartekracht, 0g). Zodra het vaartuig een bepaalde hellingshoek bereikt, de piloten voeren een "pull-out" versnelling uit, waarin de zwaartekracht weer dubbel is. Dit wordt tot 30 keer herhaald en de hele vlucht duurt ongeveer drie uur.

Hobbelige rit

Wetenschap doen op deze parabolische vliegmanoeuvres in de achtbaan is een hele uitdaging. Er zijn ernstige beperkingen op tijd. Wat het experiment ook vereist, het moet in ongeveer 20 seconden worden uitgevoerd.

Omdat meerdere experimenten samen moeten gaan, ruimte is ook krap. Dus, vergeet het comfort van een laboratorium. In plaats daarvan, visualiseer een toegewezen leefgebied van 1,5 x 1,5 meter, waarin uw apparatuur, onderzoekers en deelnemers moeten allemaal passen. Je kunt geen fouten riskeren, dus elke experimentele stap, zelfs elke beweging, moet perfect gepland worden. Deze bewegingen moeten ook perfect worden gesynchroniseerd met het vallen en optillen van het vliegtuig. Als een dans, we choreograferen en repeteren in de dagen voor de lancering.

Naar mij, de echte uitdaging van het doen van wetenschap op een parabolische vlucht is het omgaan met reisziekte. Het is geen toeval dat parabolische vluchten de bijnaam "Komeetkomeet" hebben gekregen.

Op aarde, we hebben een systeem in ons binnenoor dat ons de richting en hoeveelheid zwaartekracht vertelt, ten opzichte van de positie van ons hoofd (het vestibulaire systeem). In gewichtloosheid, de 1g-trekkracht die we ons hele leven hebben ervaren, verdwijnt. Het vestibulaire systeem kan niet meer functioneren zoals het zou moeten, vaak leidend tot bewegingsziekte in de ruimte (die lijkt op een ernstige wagenziekte), misselijkheid en overgeven.

De wetenschap

Waarom aan zo'n avontuur beginnen? Dit is de ultieme grens om te begrijpen hoe de hersenen zich kunnen aanpassen aan nieuwe omgevingen en eisen in microzwaartekracht. Op praktisch vlak is het begrijpen van de reactie van de hersenen op gewichtloosheid is noodzakelijk om het succes en de veiligheid van toekomstige bemande ruimtemissies te garanderen.

Ook hebben we het effect van de zwaartekracht op de waarneming van ons eigen lichaamsgewicht onderzocht. Tot dusverre heeft onderzoek grotendeels gekeken naar de invloed van de samenleving en de cultuur op de perceptie van het lichaamsgewicht. En we weten dat lichaamsbevrediging, lichaamsbeeld en risico op eetstoornissen spelen een rol.

Echter, het ware gewicht van ons lichaam - net als elk ander object op aarde - hangt af van de aantrekkingskracht van de zwaartekracht. Daarom, we voorspelden de manier waarop we gadeslaan ons eigen lichaamsgewicht zou ook afhankelijk zijn van de aantrekkingskracht van de zwaartekracht. We vroegen de deelnemers om het gewicht van hun hand en hun hoofd te schatten, zowel bij normale terrestrische zwaartekracht als tijdens blootstelling aan microzwaartekracht en hyperzwaartekracht op een parabolische vluchtcampagne van het European Space Agency in het Duitse lucht- en ruimtevaartcentrum (DLR Keulen).

We toonden aan dat veranderingen in de zwaartekracht snelle veranderingen in het waargenomen gewicht veroorzaakten:er was een toename van het waargenomen gewicht tijdens hyperzwaartekracht, en een afname tijdens microzwaartekracht.

Hoewel dit misschien vanzelfsprekend lijkt - ons werkelijke gewicht verandert dienovereenkomstig - is het belangrijk, omdat percepties van ons lichaamsgewicht, vorm en positie zijn cruciaal voor succesvolle bewegingen en interacties met onze omgeving. Het feit dat we zulke fundamentele dingen onderzoeken, laat maar weer eens zien hoe weinig we er eigenlijk van weten. Stel je voor, bijvoorbeeld, dat je een astronaut bent die hendels bedient om een ​​robotarm te besturen. Als u het gewicht van uw eigen arm niet goed begrijpt, kunt u te hard trekken, de arm in de zijkant van je ruimtevaartuig zwaaien.

uiteindelijk, we willen begrijpen hoe het menselijk brein een weergave van de zwaartekracht bouwt en deze in cognitie gebruikt om gedrag te sturen. We hebben eerder aangetoond dat zwaartekracht invloed kan hebben op hoe we beslissingen nemen, met een gebrek daaraan, waardoor we mogelijk meer risicomijdend worden. Dit soort onderzoek is nog nooit zo actueel geweest en het levert voordelen op voor het verbeteren van de menselijke prestaties bij aanstaande ruimteverkenning.

We hebben de effecten van zwaartekracht op onze cognitie tot nu toe misschien onderschat omdat de zwaartekracht zo stabiel is op aarde. It is arguably the most persistent sensory signal in the brain. I predict the next couple of decades will reveal a lot about how gravity has been affecting the way we think, feel and act—without us even noticing.

Ondertussen, I am enjoying the ride—weightlessness is the best experience I have ever had. The pilots announce "3, 2, 1, INJECT, " and there you are floating. There are no bodily constraints, just effortless movements and unpredicted movements of your limbs that lead to euphoria, excitement and enhanced awareness of your body. It is very hard to sum up experience—I can only say it's a feeling of awe and freedom.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.