商業宇宙飛行が間近に迫っている中、科学者たちは地球外にいることが人体にとって何を意味するのかを理解しようと競い合っています。心理学者の Elisa Raffaella Ferrè 博士は、重力または重力の欠如が私たちの考え方をどのように変えるかを知りたがっています.
Elisa は、心理学の上級講師であり、ロンドン大学ロイヤル ホロウェイの前庭多感覚体現化 (VeME) ラボの所長です。彼女の作品は、彼女を実験室から放物線飛行で空に連れて行き、アーティスト、ミュージシャン、およびゲリラ科学の YouTube チャンネルの Space Yoga とのコラボレーションを通じて、より珍しい方向に連れて行きました。 シリーズ。
あなたの研究は、重力が脳に与える影響に注目しています。なぜこれを研究する必要があるのですか?
これは非常にタイムリーで良い質問です。昨年はアポロ月面着陸から50周年。 50年前、勇敢な人々が何をしているのかさえ知らずに宇宙に行き、それに対処しました。彼らは素晴らしい仕事をしました。しかし、私たちは新しい宇宙時代の始まりにいます.
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NASA は 20 年後に宇宙飛行士を火星に送り込み、商業宇宙飛行が現実のものとなるでしょう。まもなく、宇宙に行くためのチケットを購入し、旅行を楽しんで、戻ってくることができるようになります。宇宙空間での体験は魅力的ですが、私たちの体と脳が地球外の重力に対処するのは簡単ではありません.その方向に進む前に、重力が脳に与える影響を理解する必要があります。
私たちが地球にいるとき、重力は私たちが認識していない方法で私たちの脳に影響を与えていますか?
うん。人間の認知に対する重力の影響は、心理学と神経科学ではまだ無視されています。私たちは、色の認識方法や音の認識能力など、認識の他の多くの側面に注目してきました.
重力は感覚信号です。地球の重力は 9.807m/s²、つまり 1g の一定の加速度です。しかし、それを「感じる」ことはできません。色が見え、歌が聞こえ、肌に蚊がいるのを見つけることができますが、重力は知覚できません。しかし、重力は脳内で最も持続的な感覚信号であり、歩く、ジャンプする、物を持ち上げるなど、日常生活のさまざまなことに静かに影響を与えています。
私たちは地球環境で安定した1gの加速度の下で進化してきました。前庭耳石は、内耳の内側にある小さくて洗練された受容体であり、重力加速度の大きさと方向を常に監視しています。
行動における重力の重要性は、宇宙空間など、通常の重力加速度がない場所にいる場合に明らかです。無重力状態では、人間の脳は慣れ親しんだ 1g がもはや存在しないという事実に適応し、対処しなければなりません。そのため、宇宙空間にいるのはそれほど簡単ではありません.
宇宙飛行士は、いわゆる「宇宙酔い」を報告することがよくあります。あなたが経験した最悪の乗り物酔いを想像してみてください。それを 10 倍またはそれ以上にします。ここにいます！これは重力がないことが原因です。脳は新しい重力環境に順応するのに時間がかかります。
これは若い研究分野ですね?
それはそうであり、非常に珍しい研究分野です。他の感覚モダリティと比較して、知覚信号としての重力に関する私たちの知識はそれほど進歩していません。理由はとても簡単です。重力が常に存在する地球での重力の寄与を研究することは容易ではありません。
その通りです。どのようにしますか?
地球上、そしておそらくは地球外の重力を研究する方法を見つけるには、創造的である必要があります。国際宇宙ステーション [ISS] では、素晴らしい医学研究が常に行われています。宇宙飛行士はいくつかの実験に従事しています。Tim Peake がどれほど忙しかったか覚えていますか? – 身体生理学に対する重力の影響に関する直接的なデータを提供します.
しかし、私たちは、宇宙空間にいるために非常によく訓練された少数の人々について話している.私がもっと興味を持っているのは、地球以外の重力にさらされたときに宇宙飛行士以外がどうなるかということです.
私の研究は、認知神経科学と実験心理学の技術と宇宙研究の手法を組み合わせています。私たちは、欧州宇宙機関 [ESA] の支援を受けて、放物線飛行 (有名な「嘔吐彗星」) と人間の遠心分離機で実験を行っています。
また、研究室で重力を変更する技術を開発しており、重力が地球上の大勢の人々の行動にどのように影響するかを理解することができます.
私たちは反転テーブルを使用しています。これは受動的に人を逆さまにすることができます。また最近、バーチャル リアリティを確実に使用して脳をだまし、火星など重力の異なる惑星にいると人々に信じ込ませることができることも実証しました。
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そして最後に、人工前庭シミュレーションを適用します。このシミュレーションでは、耳の後ろに配置されたいくつかの電極が前庭神経 [聴覚とバランスを司る] を電気的に刺激します。少しフランケンシュタインのように見えますが、完全に安全です。心配はいりません。これらの方法を使用して、重力情報が変更されたときに知覚と認知がどのように変化するかを調べることができます。
放物線飛行について言及されましたが、それが何であるか簡単に説明していただけますか?
これは私の研究の本当に楽しい部分です!パラボリック フライトは、改装された A310 エアバス機で行われます。通常の座席はありませんが、実験器具があります。複数のチームが同時に飛行機に乗り込み、実験は生物科学から物理学までさまざまです。
これらの飛行中、飛行機は放物線の軌道をたどります。 45°の傾斜角で上昇と下降を交互に繰り返します。各放物線は、重力負荷が地球の重力の 2 倍である「引き上げ」加速フェーズから始まります。これを超重力または 2g と呼びます。
その後、パイロットは航空機を「自由落下」させました。このフェーズは、無重力 (0g) を生成します。次に、パイロットは重力が再び 2 倍になる「引き抜き」加速を実行します。各フェーズは約 20 秒間続きます。
飛行中は放物線が多く、約 15 から 16 の放物線があるため、飛行自体は 2 時間から 3 時間続きます。時間は長いですが、微小重力に短時間さらされるため、実験は 20 秒しか持続できません。
わずか 20 秒で何かを達成できますか?!
複雑ですが、実行可能です。実験は、適切に設計され、正確で、制御されている必要があります。離陸前に実験が完璧であることを確認する必要があります。それから、それは一種のダンスであり、その 20 秒間、約 1.5 メートルの空間で、浮遊しながら人々が実験のために何かを行う振り付けです。
だから、それは挑戦的です。研究室での快適さにはほど遠いですが、無重力体験自体がすでに素晴らしいご褒美です!
どんな感じですか?
無重力はこれまでで最高のものです。それは畏怖と自由です。動きは努力も物理的な制約もなく、浮遊しています。それは素晴らしい経験です。しかし、正直に言うと、簡単ではありません。
宇宙酔いについては前述しましたが、パラボリック フライト中に発生します。私たちは通常、いくつかの薬を服用していますが、病気や見当識障害があります.
重力が認知に与える影響は何ですか?
私の研究グループと私は、重力が人間の知覚と意思決定にどのように影響するかに興味を持っています。たとえば、重力が通常の 1 グラムの加速度ではなくなった場合に、意思決定が最適かどうかを確認したかった.
実際、私たちは実験室で乱数を言うように頼んでそれを行いました。あなたは「これはどのように関連しているのですか?」と言うでしょう。まあ、[一連の乱数を言うとき]、同じオプションを使用して、「ステレオタイプの動作」を生成します。たとえば、「ツー」、「ツー」、「ツー」と言い続けます。または、ある数値から別の数値にシフトし、一種の「最適な行動」を生成します。より多くのオプション、より斬新な動作。
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さて、環境への適応について考えるとき、ステレオタイプと小説の間のトレードオフが必要です。いつも同じ選択をしたいわけではありませんし、いつも違う選択をしたいわけでもありません.
この種の乱数生成タスクは、人々が環境内でどのように意欲的で探索的であるかを示す指標を提供します。これは、参加者が重力の方向に沿って直立するか、重力に合わない姿勢で横たわって行うことで行いました。
この単純な操作により、重力の生理学的処理を変更することができ、非常に異なる重力情報が脳に到達するようになりました。前庭器官は、「私は重力と一直線に並んでいない」ことを即座に検出します。
横になっていると、人々はよりステレオタイプな反応を示していることがわかりました。これは、参加者がタスクを解決するために最適な戦略を使用しておらず、意思決定が重力の変化の影響を受けたことを示しています。
さて、これはラボ実験です。しかし、あなたが火星にいると想像してみてください。探索するか、そこにとどまるかを決定する必要があります。探索はリスクが高いかもしれませんが、それを行う必要があります。移動しない場合、探索しない場合、これは問題になる可能性があります。
私たちの研究室の操作は基本的に、地球の重力の母港から離れているとき、人々が正しい決定を下さないかもしれないことを私たちに伝えています.
それをどのように克服しますか?
うまくいけば、いくつかの良いトレーニングがあります。実際、宇宙飛行士にこの種の障害が見られるとは思っていません。私が言うように、宇宙飛行士は宇宙に行く前にかなりの訓練を受けます。私は商業宇宙飛行のほうを考えています。チケットを購入したので、飛行機に乗りたいです。
休暇に行く前に 2 年や 4 年のトレーニングをしたくありません。このシナリオでは、潜在的な宇宙旅行者が必要に応じて最適な決定を下せるようにするための優れたトレーニング プログラムが必要です。
科学が動いているよりも速く動いているようです。そうですか？
そう見えます。宇宙探査の技術的改善に関して、私たちは過去数年間に驚くべき成果を上げてきたと思います。しかし、人間のパフォーマンスを向上させる方法を理解するために、いくらかの努力も必要です。私は悲観的ではありません。問題があり、解決する必要があります。
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それで、次は何ですか?
これは挑戦的な分野ですが、「次はどうなるか」という質問に対して非常にオープンです。潜在的に調査できる側面がたくさんあります。現在、重力の変化がリスクテイクや社会的相互作用にどのように影響するかを調べています。しかし、私たちは低レベルの感覚処理についても研究を行っており、変化した重力によって痛みの知覚が影響を受けるかどうかについての調査研究を終えたところです。
痛みは重力の影響を受けますか?
これは完成したばかりなのでまだ公開されていませんが、確かに、重力の変化によって人々は痛みを感じにくくなり、一種の鎮痛効果が得られるようです.
今、商用宇宙飛行のチケットをオファーされたら、行きますか?
はいぜったいに！もちろん行きます。
宇宙のどこにでも行けるとしたら、どこに行きますか?
月。
あなたはすぐにそう言いましたが、あなたはすでに答えを知っていました。なぜ月なのか
月面着陸の映像を見るといつも感動します。残念ながら、私は若すぎて生で見ることができませんでしたが、その映像を見るのはいつも印象的だったと思います.
私たちはほぼ毎晩、地球から月を見つけています。私たちの惑星である地球をそこから見ると、どれほど美しいか想像できますか?それは、私たちのブルー マーブルがいかに美しく、繊細で壊れやすいかを認識させてくれます。
私たちが宇宙に植民地化できるようになると思いますか?地球の外に住むことができるようになるのですか?
おそらく。私たちの脳は適応能力に優れています。人々が多くの困難な環境で生きてきた地球について考えてみてください。砂漠で、山の頂上で。宇宙は究極のフロンティアです。簡単ではなく、SF映画で見るよりもはるかに難しいでしょうが、そうです.なぜですか?
- このインタビューは、BBC Science Focus Magazine の 2020 年 2 月号に最初に掲載されました
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