Журнал "Здоровье" №7 (103) 1963

Космос и чувство пространства

Доктор медицинских наук М. Д. Емельянов

Старт дан… Ракета, несущая корабль с человеком на борту, плавно отрывается от Земли и набирает скорость.

Космонавт отчетливо чувствует вибрации корабля и нарастающую перегрузку. Тело как будто наливается свинцом, трудно дышать.

Но вот на смену свинцовой тяжести приходит необыкновенная легкость, а вместе с ней странное ощущение зависания головой вниз. Трудно сказать, как осложнился бы полет, если бы космонавт не был знаком с подобными иллюзорными ощущениями. Но он знает, что пройдет 2–3 минуты, и он сумеет достаточно четко ориентироваться в пространстве.

Состояние невесомости… Является ли оно безразличным для организма или таит в себе какие-либо опасности? Сама жизнь уже частично ответила на вопрос. Полеты наших замечательных летчиков-космонавтов Ю. А. Гагарина, Г. С. Титова, А. Г. Николаева и П. Р. Поповича, В. Ф. Быковского и В. В. Терешковой дали ученым много очень ценных данных. Невесомость в течение более ста часов человек переносит удовлетворительно. А если она будет длиться неделю, месяц, год?…Исследования продолжаются.

Итак, корабль на орбите. Проделан один виток вокруг Земли, второй, третий. Самочувствие человека хорошее, но временами ему кажется, что его укачивает. Эти ощущения либо незначительны, либо усиливаются, особенно при резких поворотах головы, наблюдении за мелькающими объектами в иллюминаторах.

Как сейчас установлено, когда на человека не действует привычная сила тяжести, то есть при нулевой гравитации, и отсутствуют зрительные ориентиры, он не может правильно определить положение тела в пространстве. Это особенно отчетливо заметно при свободном «плавании» в корабле с закрытыми глазами.

Что же лежит в основе этих явлений и нужно ли с ними бороться? Обратимся к исследованиям на центрифуге. Испытатель сидит в кресле и вращается, на него действуют двукратные, трехкратные перегрузки. Под перегрузкой понимается воздействие ускорений, превышающих в несколько раз ускорение силы тяжести свободно падающего тела, которое, как известно, равно 9,8 метра в секунду в квадрате. Обычно здоровые люди (хорошо переносят эти перегрузки.

Центрифуга вращается какое-то время и вдруг резко тормозится. Человек судорожно хватается за поручни кресла, ему показалось, что он перевернулся. Если же на центрифуге находится человек, лишенный вестибулярного аппарата, — глухонемой, резкая остановка не вызывает такой реакции. Отсюда ученые сделали вывод: ложные пространственные представления в момент изменения величины гравитационного поля обязаны своим происхождением вестибулярному аппарату — особому органу равновесия, находящемуся во внутреннем ухе.

Специфическими раздражителями для вестибулярного аппарата являются наклоны головы и туловища, движения тела. Если считать, что при выходе корабля на орбиту создаются условия, аналогичные эксперименту на центрифуге, то как же объяснить расстройства и потерю пространственной ориентировки в состоянии невесомости? Может быть, и здесь повинен вестибулярный аппарат?

Известные многим чрезвычайно неприятные признаки укачивания: общая слабость, тошнота, сердцебиение, — возникают, по мнению большинства ученых, в результате перераздражения вестибулярного аппарата. Эти ощущения появляются иногда во время полета в самолете, плавания на корабле и даже при езде на автомашине.

Последние экспериментальные данные, полученные советским академиком И. С. Бериташвили и его сотрудниками, раскрыли еще одну неизвестную ранее особенность вестибулярного анализатора как органа равновесия. Ему, оказывается, свойственно «запоминание пространства». Если собаку или кошку лишить всех органов чувств, кроме вестибулярного аппарата, и переносить ее на определенные расстояния, подкрепляя это пищевыми рефлексами, то животное вскоре будет точно угадывать расстояние, отделяющее его от пищи.

Казалось, очень просто связать отрицательные реакции в состоянии невесомости с расстройством вестибулярной функции. Так вначале и думали: в полете на космонавта действуют вестибулярные раздражители в виде вращений и маятникообразных движений корабля. Они-то и вызывают иллюзии и укачивание. Но потом выяснилось, что вестибулярные раздражители в полете незначительны; по сравнению с обычными, земными они настолько малы, что лежат за пределами ощущений человека.

Таким образом, провести полную аналогию расстройств в космическом полете с морской или воздушной болезнью нельзя, тем более что признаки укачивания могут возникнуть при раздражении не только вестибулярного аппарата, но и органа прения, а также внутренних органов.

Невесомость, как один из основных факторов космического полета, от которого пока нет защиты, занимала и занимает умы исследователей многих стран мира. Изучалось воздействие на организм кратковременной невесомости при полетах на самолетах по траектории Кеплера. Создавались всевозможные имитаторы, которые должны были воспроизвести условия кратковременной или частичной невесомости на Земле. Проводились, в частности, наблюдения за человеком, погруженным в воду. Наконец, исследовали невесомость с помощью ракет и спутников. Но все эти работы полностью не раскрыли причин ощущений человека, возникающих во время свободного полета космического корабля.

В какой-то мере помогли данные, полученные в авиационной практике. Потеря пространственной ориентировки у летчиков не столь уж редкое явление. Описаны, например, такие случаи. Летчик летит в самолете и хорошо видит горизонт.

Но вот самолет входит в облака и продолжает горизонтальный полет. Человек чувствует, что машина дала крен, хотя приборы показывают правильный курс. Начинается конфликт между ощущениями и осознанной необходимостью верить в показания приборов. Иногда ощущения берут верх и «выравнивание» курса дорого обходится пилоту. Особенно опасны ложные ощущения перевернутого самолета, что может случиться во время полетов в сложных метеорологических условиях по приборам или ночью.

Опытные летчики обычно продолжают полет, сообразуясь с показаниями приборов, и вскоре ложные ощущения проходят. Но эмоциональное напряжение оказывается при этом чрезмерным: человек выглядит крайне утомленным, лицо бледное, покрыто капельками пота, пульс учащенный.

Попытки найти у пилотов, переживших столь неприятные ощущения, какие-либо дефекты в состоянии здоровья не увенчались успехом. Вестибулярный аппарат функционировал нормально. И если был зрительный контроль за положением тела в пространстве, то человек мог сравнительно легко подавить неблагоприятные реакции вестибулярного анализатора.

Это обстоятельство очень важно и в космическом полете.

Но, видимо, здесь причина иллюзорных ощущений лежит не в одном вестибулярном анализаторе, а в комплексе систем, которые обеспечивают человеку пространственную ориентировку. И действительно, специальные наблюдения показали, что функция вестибулярного аппарата во многом зависит от деятельности других органов чувств. Например, вестибулярные реакции могут затормозиться с помощью мышечных напряжений или пристального взгляда на неподвижный объект, расположенный на определенном расстоянии от наблюдателя.

Иногда приходится удивляться, почему профессионального летчика, который летит в качестве пассажира, укачивает. Если же он ведет самолет, таких явлений не наблюдается. Это происходит потому, что мышечные усилия, прилагаемые к штурвалу, а также сосредоточенное внимание попросту подавляют вестибулярные реакции. То же случается и с человеком, которого укачивает в автомашине. Стоит ему сесть за руль, как неприятные ощущения исчезают.

А вот какие интересные наблюдения были произведены в лабораторных условиях. Здоровому, крепкому человеку показывали панорамный фильм: движения автомобиля по извилистым дорогам. Это зрелище не вызывало у него каких-либо эмоций, хотя многие вынуждены были уходить из зала, не досмотрев картину до конца.

Человеку предложили сесть на неустойчивую опору, на которой надо балансировать, чтобы удержать равновесие. И снова показали ту же картину, вначале он держался бодро, старательно балансировал. Но постепенно движения тела стали более медленными, у человека возникли неприятные ощущения в подложечной области. А когда на экране появился самолет и начал делать разнообразные фигуры пилотажа в воздухе, то человек неожиданно упал со стула.

Этот пример показывает, насколько сильны конфликтные ситуации в ощущениях, возникающих в результате несогласованных действий зрительного, вестибулярного и мышечного аппаратов. В данном случае зрительные раздражения оказались сильнее, чем информации о положении тела в пространстве, идущие от вестибулярного аппарата и мышц туловища.

Как сейчас выяснилось, невесомость может также нарушить слаженное взаимодействие анализаторов, таких, как зрительный, двигательный, вестибулярный. Меняется, например, функциональное состояние мышечной системы тела человека, связочного аппарата, то есть элементов, входящих в понятие двигательного анализатора. В связи с этим утрачивается в какой-то степени его сдерживающее влияние на вестибулярный аппарат. Он становится более чувствительным к различным раздражениям, и те незначительные вращения космического корабля, которые практически не ощущаются, могут при длительном воздействии вызвать признаки укачивания и дезориентацию в пространстве.

Все ли люди подвержены такому действию невесомости? Нет, не все. Первое знакомство человека с состоянием невесомости во время полетов самолета по траектории Кеплера показывает, что одни люди совершенно не испытывают никаких ощущений; у других возникают явления укачивания лишь во время первых полетов и исчезают в дальнейшем; третьи каждый раз страдают воздушной болезнью.

Практика убеждает в том, что устойчивость к невесомости значительно повышается в результате специальных тренировок. Резервы организма человека, позволяющие ему переносить подобные воздействия, по-видимому, достаточно велики. Можно с уверенностью сказать, что почти каждый здоровый человек после тренировки вполне удовлетворительно перенесет невесомость, связанную с космическим полетом в течение более 100 часов.

Предугадать характер воздействия на организм более длительной невесомости пока трудно. Исследования человека, пребывавшего в воде продолжительное время, показали, что организм приспосабливается к состоянию частичной невесомости. Но после выхода из воды, то есть когда человек снова попадает в условия нормальной гравитации, возможны расстройства сердечной деятельности. Контрасты, которые возникают при переходе от невесомости к перегрузкам, несравненно более резкие, поэтому, естественно, можно опасаться появления аналогичных расстройств у человека и в космическом полете. Некоторые ученые высказывают мнение, что в условиях длительной невесомости могут нарушиться некоторые физиологические функции в организме, такие, например, как деление клеток в кроветворных органах.

В период отбора кандидатов в космонавты большое внимание, как известно, уделяется психологическим исследованиям. Как правило, отбираются люди эмоционально уравновешенные, обладающие быстрой реакцией, хорошей памятью, вниманием, способные быстро вырабатывать целенаправленные координированные движения. Не меньшее значение придается исследованию функции вестибулярного аппарата. Ученые разработали методики, позволяющие выявлять особенности его взаимодействия с другими органами чувств. Для повышения устойчивости вестибулярного аппарата, совершенствования системы анализаторов, контролирующих чувство пространства у человека, очень полезны все виды спорта. Но среди них стоит выделить наиболее важные: плавание и ныряние.

Здоровым, крепким молодым людям, которые мечтают когда-либо совершить межпланетное путешествие, можно самостоятельно начать тренироваться. Особое внимание следует обратить на тренировку вестибулярного аппарата. Для этой цели пригодны вращающиеся кресла различных конструкций, карусели, «чертово колесо», некоторые виды качелей. Кроме того, различные вращательные движения можно создавать активно самим: кувыркания, сальто, упражнения на таких снарядах, как лопинг, ренское колесо, батут.

Существует ряд простых упражнений, с которых следует начинать тренировку. Во-первых, вращательные движения головой вправо и влево, постепенно увеличивая число упражнений; во-вторых, прыжки на месте с поворотом туловища на 180 и 360 градусов; в-третьих, балансировка на буме.

Если тренировка правильна, она не должна сопровождаться признаками укачивания. В противном случае время занятий следует сократить. И еще последнее замечание: людям, у которых вестибулярный аппарат отличается повышенной устойчивостью к различным раздражениям, тренировки также необходимы.