Selbst eine einfache Bewegung mit beiden Armen kann sich verändern, wenn die Schwerkraft abnimmt oder sogar verschwindet. Bei Flügen, die kurzzeitig Schwerelosigkeit erzeugen, hatten Freiwillige größere Schwierigkeiten, bestimmte koordinierte Bewegungen beizubehalten.
Ein Astronaut muss häufig beide Hände gleichzeitig benutzen, um Bedienfelder, Werkzeuge oder Ausrüstung zu handhaben. Auf dem Mond oder dem Mars wäre sein Körper jedoch nur einem Bruchteil der Erdgravitation ausgesetzt.
ESA-Astronaut auf der ISS, Paolo Nespoli
Illustration ESA
Um diesen Effekt zu messen, setzte das Team Parabelflüge ein. Das Flugzeug folgt einer Flugbahn, die es ermöglicht, für einige Dutzend Sekunden verschiedene Schwerkraftniveaus zu erzeugen. Die Teilnehmenden führten dieselben Übungen unter Erdgravitation, in Schwerelosigkeit und bei mehreren Zwischenstufen durch.
Der Test verlangte, mit beiden Armen rhythmische Bewegungen nach unterschiedlichen Vorgaben auszuführen. Bei anderen Übungen mussten die Bewegungen zeitlich versetzt erfolgen, was eine stärkere Kontrolle erforderte, um den vorgegebenen Rhythmus beizubehalten.
Bei diesen weniger natürlichen Bewegungen zeigte sich der deutlichste Effekt der fehlenden Schwerkraft. In der Schwerelosigkeit wurden die Gesten chaotischer und drifteten allmählich zu einer Bewegung, bei der beide Arme gemeinsam agieren. Mit anderen Worten: Wenn die gewohnten Orientierungspunkte verschwanden, kehrte das motorische System leichter zu einer einfachen Organisation zurück.
Eine verringerte Schwerkraft führte allerdings nicht zum selben Ergebnis wie deren vollständiges Fehlen. Die Experimente reproduzierten auch 25 %, 50 % und 75 % der Erdgravitation. Mit zunehmender Schwerkraft erreichten die Teilnehmenden bei den schwierigsten Übungen im Allgemeinen wieder eine höhere Präzision und weniger variable Bewegungen.
Dieses Ergebnis zeigt, dass die Schwerkraft nicht nur dazu dient, den Körper am Boden zu halten. Gehirn und Muskeln nutzen die Schwerkraft, ihre natürliche Umgebung, ständig zur Organisation von Bewegungen. Eine Veränderung dieser Umgebung kann daher die Koordination mehrerer Gesten beeinflussen, selbst wenn die Person genau weiß, was sie tun muss.
Die Forschenden veröffentlichten außerdem eine ergänzende Studie über die Kraft, die von beiden Armen gleichzeitig erzeugt wird. Sie zeigt, dass die Schwerelosigkeit insbesondere die Regelmäßigkeit dieser Kraft verringerte. Die mittleren Schwerkraftniveaus führten auch hier im Allgemeinen zu Leistungen, die näher an den auf der Erde beobachteten Ergebnissen lagen.
Diese Experimente sind im Vergleich zu einem Aufenthalt im Weltraum sehr kurz. Daher lässt sich nicht feststellen, wie sich das Gehirn nach mehreren Tagen oder Monaten anpassen würde. Die Autorinnen und Autoren wollen insbesondere längere Expositionen und verschiedene Stufen partieller Schwerkraft untersuchen, um Aufgaben auf dem Mond oder dem Mars besser vorzubereiten.