«Апостериори»: Микрогравитация нарушает координацию движений человека

Новости науки и технологий

Поддержите «Эхо», если вы не в России

Учёные выяснили, что сила тяжести влияет не только на мышечную нагрузку и работу вестибулярного аппарата, но и на устойчивость координации движений. В условиях микрогравитации людям становится сложнее поддерживать некоторые ритмические движения двумя руками, а частичное восстановление гравитации постепенно возвращает координацию к норме.

Исследование опубликовано 25 февраля 2026 года в журнале Human Movement Science. Его авторы проверяли, может ли гравитация выступать одним из факторов, определяющих устойчивость различных двигательных паттернов.

В эксперименте участвовали 12 человек. Испытания проводились во время параболических полётов на самолёте Airbus A310 Zero G. Такие полёты позволяют на короткое время создавать условия микрогравитации или частичной гравитации.

Участники сидели в креслах и с помощью обеих рук создавали повторяющиеся изометрические усилия – то есть напрягали мышцы, практически не перемещая сами руки. Сила каждого усилия измерялась датчиками. Одновременно участники видели на экране графическое изображение своих действий и должны были поддерживать заданное соотношение между движениями правой и левой руки.

Исследователи использовали три режима координации. В первом обе руки действовали одновременно – их относительная фаза составляла 0 градусов. Во втором одна рука отставала от другой на четверть цикла – на 90 градусов. В третьем руки действовали попеременно, со сдвигом в 180 градусов.

Такие режимы выбраны не случайно. Согласно модели Хакена – Келсо – Бунца, описывающей координацию периодических движений, некоторые двигательные паттерны для человеческой нервной системы изначально устойчивее других. Синхронная работа обеих рук при фазе 0 градусов является наиболее устойчивой. Режим 180 градусов менее устойчив, а поддерживать постоянный сдвиг в 90 градусов значительно сложнее.

Эксперимент подтвердил эту картину при обычной земной гравитации. Но при её исчезновении различия стали значительно сильнее.

Особенно заметно микрогравитация влияла на режим со сдвигом в 90 градусов. Ошибка увеличивалась, временной ритм становился менее стабильным, а участники меньше времени сохраняли требуемое соотношение между движениями рук. В режимах 90 и 180 градусов также возникал систематический сдвиг в сторону наиболее устойчивого режима – синхронного движения обеих рук. Иными словами, когда менее устойчивый двигательный паттерн начинал разрушаться, система как будто стремилась перейти к более естественной для неё синхронной координации.

При этом эффект зависел от величины гравитации. Помимо микрогравитации, исследователи проводили испытания при 0,25, 0,5 и 0,75 от земной силы тяжести. По мере увеличения гравитации точность и устойчивость координации в целом улучшались. Поэтому авторы работы говорят о постепенном, а не просто бинарном эффекте: между невесомостью и обычными земными условиями существует целый диапазон промежуточных состояний.

Интересно, что наиболее выраженные изменения были связаны не с величиной усилия, которое создавали участники, а с его временной организацией. Исследователи предполагают, что гравитация действует как своеобразная сенсорная опора. Она постоянно создаёт нагрузку на мышцы, влияет на проприоцептивные сигналы от тела и работу вестибулярной системы и тем самым помогает нервной системе поддерживать устойчивые отношения между движениями. В микрогравитации часть этой информации исчезает или меняется. Даже визуальной подсказки, которую участники постоянно видели перед собой, оказалось недостаточно, чтобы полностью компенсировать отсутствие гравитационной информации.

Эти результаты могут иметь практическое значение для длительных космических миссий. Некоторые действия, требующие сложной координации обеих рук, в невесомости могут оказаться менее устойчивыми, чем на Земле. Авторы предполагают, что при подготовке астронавтов подобные задачи можно дополнительно поддерживать звуковыми или тактильными сигналами.

Впрочем, у исследования есть ограничения. В нём участвовали только 12 человек, а каждый период изменённой гравитации во время параболического полёта продолжался примерно от 20 до 50 секунд. Кроме того, участники сами выбирали скорость выполнения движений, поэтому изменение темпа могло частично влиять на результаты. Авторы считают, что в дальнейшем эффект необходимо проверить во время более продолжительного пребывания в микрогравитации, например на Международной космической станции.