Создан прототип стимулятора для коррекции равновесия человека в космосе
Исследовательская группа из МГУ получила новые результаты в области биомехатроники, разработав прототип гальванического вестибулярного стимулятора, который сможет значительно улучшить вестибулярную функцию космонавтов в условиях невесомости. Результаты работы были опубликованы в журнале «Пилотируемые полёты в космос». Работы выполнялись в рамках деятельности Междисциплинарной научно-образовательной школы (НОШ) МГУ «Математические методы анализа сложных систем».
Космический полёт и состояние невесомости значительно влияют на систему кровообращения и вестибулярный аппарат, эволюционировавшие под воздействием земной гравитации. Эти изменения могут приводить к «болезни движения» у космонавтов, проявляющейся в виде утомления, сенсомоторных и статокинетических нарушений, а также нервно-мышечных расстройств. Основной фактор, влияющий на развитие этих нарушений на начальном этапе полёта, – это вестибуло-сенсорный конфликт, связанный с рассогласованием информации от вестибулярной системы и других рецепторов, чувствительных к гравитации.
Прототип автоматического гальванического вестибулярного стимулятора (АГВС), разработанный группой инженеров под руководством старшего научного сотрудника механико-математического факультета МГУ Магомеда Магомедова, способен улучшить адаптацию космонавтов к микрогравитационным условиям и снизить риск возникновения вестибулярных дисфункций в ходе долгосрочных космических экспедиций. Расчёты, проведённые коллективом межфакультетского центра виртуальной реальности МГУ, показали, что вестибулярная клетка может функционировать как бистабильная система. Этот факт позволяет использовать гальваническое воздействие для перевода клетки из одного состояния в другое. Такая коррекция потенциально позволяет улучшить стабилизацию взора при гальванической стимуляции. Исследование включало анализ механизмов гальванической коррекции и её применения в практических задачах визуального управления. Ожидаемые результаты такого эксперимента включают снижение задержки взора и повышение комфорта, что важно для операторской деятельности в космосе, особенно при ручном управлении стыковкой космических аппаратов и другими системами.
«Вестибулярный аппарат человека – ключевой элемент системы бионавигации, и понимание его работы в условиях космоса необходимо для безопасности и эффективности долгосрочных космических миссии», – прокомментировал соавтор математической модели вестибулярной клетки, заведующий кафедрой прикладной механики и управления механико-математического факультета МГУ Владимир Александров.
Внимание в данном исследовании также уделяется высокоуровневым механизмам бионавигации. Ученые факультета психологии и механико-математического факультета МГУ используют виртуальную реальность в качестве инструмента для изучения воздействия вращающихся и линейно движущихся сред на вестибулярную функцию и глазодвигательную активность. Работа учёных Московского университета имеет важное значение для дальнейшего развития методов подготовки и поддержки космонавтов в долгосрочных космических миссиях, а также открывает новые возможности для исследований в области космической медицины и биомехатроники.
Текст: МГУ