Selbst nach Monaten in Schwerelosigkeit täuscht das Gehirn die Hand: Astronauten drücken zu fest zu Beginn einer Bewegung. Die Studie zeigt, wie tief die Schwerkraft unser Handeln prägt – und warum Mondmissionen spezielles Training brauchen.
Das menschliche Gehirn hat ein so tief verwurzeltes Gedächtnis für die Schwerkraft, dass Astronauten im Weltraum selbst nach Monaten in der Schwerelosigkeit immer noch falsch einschätzen, wie fest sie Gegenstände greifen müssen.
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Die in der Fachzeitschrift Journal of Neuroscienceveröffentlichten Ergebnisse werfen ein neues Licht darauf, wie tiefgreifend unsere lebenslange Erfahrung mit der Schwerkraft die grundlegendsten körperlichen Handlungen prägt, und könnten echte Auswirkungen auf künftige Missionen zu Mond und Mars haben.
In der von Philippe Lefèvre, Professor für Biomedizinische Technik an der Katholischen Universität Löwen und der Ikerbasque, geleiteten Studie wurden 11 Astronauten (2 Frauen, 9 Männer) während fünf- bis sechsmonatiger Missionen an Bord der Internationalen Raumstation beobachtet.
Wie Lefèvre erklärt, ist das Greifen eines Objekts auf der Erde eine asymmetrische Aktion. Dabei drückt man stärker zu, wenn man etwas hochhebt, als wenn man es herunterlässt, weil die Schwerkraft nur auf dem Weg nach unten droht, es aus der Hand zu ziehen.
In der Mikrogravitation gilt diese Logik nicht mehr. Ein Objekt, das an einem beliebigen Punkt seiner Flugbahn losgelassen wird, schwebt einfach davon, was bedeutet, dass die Greifkraft während der gesamten Bewegung gleich sein sollte. Die Forscher erwarteten, dass die Astronauten das recht schnell lernen würden.
Aber das taten sie nicht. Stattdessen geschah etwas Merkwürdiges. Anstatt ihren Griff auszugleichen, begannen die Astronauten tatsächlich, am Anfang einer Bewegung stärker zu drücken als am Ende.
Lefèvre erklärt das als eine Art Wahrnehmungsillusion, die auf Erwartungen beruht: "Wenn man sich an Bord der ISS in der Schwerelosigkeit befindet, wird die Bewegung symmetrisch, weil die Schwerkraft nicht mehr wirkt", so der Forscher. Und weiter: "Wir haben beobachtet, dass der Astronaut das Objekt oben stärker ergreift als unten. Das Gehirn überkompensiert irgendwie die Erwartung."
Mit anderen Worten: Das Gehirn weiß, dass sich das Objekt schwer anfühlen sollte, weil sich Objekte schon immer schwer angefühlt haben, und überkompensiert, wenn das nicht der Fall ist. Selbst nach einem halben Jahr im Weltraum ließ sich der jahrzehntelange Instinkt auf der Erde kaum erschüttern.
Tests auf der Erde
Dem Forschungsteam wurde auch der seltene Zugang zu den Astronauten nur einen Tag nach der Landung gewährt – ein logistisch schwieriges Zeitfenster, da zurückkehrende Besatzungsmitglieder oft erschöpft sind und sofortige medizinische Hilfe benötigen. Was sie vorfanden, überraschte sie.
Bei den ersten Bewegungen auf der Erde griffen die Astronauten immer noch so, als ob sie schwerelos wären – ein potenziell gefährlicher Instinkt, wenn sie mit Gegenständen hantieren, die sie fallen lassen oder beschädigen könnten. Aber schon nach wenigen Dutzend Wiederholungen hatte sich ihr Griff völlig normalisiert.
"Das zeigt, dass sie nach ihrer Rückkehr zur Erde die irdische Umgebung viel schneller wieder lernen als die Mikrogravitationsumgebung_._"
Die Auswirkungen dieser Studie auf zukünftige Missionen
Die Forschungsergebnisse könnten Auswirkungen auf künftige Missionen haben, insbesondere auf längere Missionen zum Mond oder Mars.
"Wenn wir Astronauten darauf vorbereiten, auf dem Mond zu landen. In diesem Fall bräuchten sie vielleicht ein spezielles Training, weil die Art und Weise, wie sie Objekte manipulieren, durch die partielle Schwerkraft beeinflusst werden könnte", sagt Lefèvre.
Die Forscher sagen, dass weitere Daten in Vorbereitung sind, darunter auch Erkenntnisse darüber, wie Astronauten reagieren, wenn Objekte unerwartet zusammenstoßen – ein weiteres Szenario, bei dem sekundenschnelle Griffanpassungen den Unterschied ausmachen könnten.