Der Einfluss von Gravitation auf die Wahrnehmung der Eigenbewegung (SMUG - Self-Motion Under Gravity)

Abstract

Die Wahrnehmung und Interaktion des Menschen mit seiner Umgebung beruht auf einer multisensorischen Integration von Reizen. Dieser Prozess - visuelle, auditive, taktile, vestibuläre und propriozeptive Signale kombiniert zu verwenden - hat sich beim Menschen entwickelt, um bei einer konstanten Gravitation von 1g auf der Erde zurechtzukommen. Es ist daher nicht überraschend, dass Abweichungen von dieser g-Bedingung zu systematischen Fehlern in der Wahrnehmung und im Handeln führen können. Der Einfluss verschiedener Stimuli - insbesondere die Gravitation - auf die Wahrnehmung der Eigenbewegung und ob hierbei geschlechtsspezifische Unterschiede vorliegen, sollte mit Hilfe von Experimenten untersucht werden, bei denen den Probanden/innen ausschließlich visuellen Reize (optischen Fluss) zur Verfügung gestellt wurden. Insgesamt nahmen 42 Teilnehmer/innen (je 21 Frauen und Männer) an 5 verschiedenen Messzeitpunkten (vor, während und nach Parabelflügen des DLR und der ESA) im Sitzen, Liegen und Schweben teil. Die Probanden/innen trugen ein Head-Mounted Display (HMD), mit Hilfe dessen ihnen der Eindruck vermittelt wurde, sich in einem virtuellen Korridor zu befinden bzw. sich durch diesen zu bewegen. Die Wahrnehmung der Eigenbewegung wurde anhand von zwei Tests gemessen, bei denen die Probanden/innen eine simulierte Bewegung über verschiedene Distanzen (5m - 38m) erlebten. Die Aufgabe bestand darin, entweder die visuell induzierte Bewegung zu stoppen, sobald sie die Position eines zuvor angezeigten Ziels erreicht hatten (Move-to-Target Test), oder eine zuvor zurückgelegte Distanz durch die Positionierung eines Ziels anzugeben (Adjust-Target Test) – siehe Kapitel I.3. Entgegen der Ergebnisse vorheriger Studien deuten die aktuellen Rohdaten auf einen Unterschied zwischen Männern und Frauen bzgl. ihrer Wahrnehmung der Eigenbewegung in verschiedenen Testbedingungen hin. Die erhobenen Rohdaten wurden mithilfe des "leaky spatial integrator models" analysiert. Das Modell von Lappe et al. (2007) geht davon aus, dass die Schätzung der visuellen Bewegung durch den Teilnehmer ein abnehmender Integrator ist. Das Lappe-Modell hat zwei freie Parameter: einen Verstärkungsterm "k" (entsprechend der Empfindlichkeit gegenüber dem optischen Fluss) und einen räumlichen Abklingterm "alpha" (der angibt, wie viel Entfernung mit zunehmender Gesamtentfernung vergessen wird). Im Anschluss an die Berechnung aller im SMUG Experiment erhobenen Daten (sprich, Move-to-Target und Adjust-Target Test über alle Distanzen von allen Probanden/innen) wurde bzgl. beider freier Parameter überprüft, ob der Faktor "Geschlecht" einen Einfluss hat. Es zeigte sich dabei ein signifikanter Unterschied, sofern das Geschlecht als Faktor berücksichtigt wird (Chi^2(6)=15.665, p=0.01567). Dies trifft für die Berechnung der alpha-Werte jedoch nicht zu. Weitere Analysen zu den unterschiedlichen gravitationellen Bedingungen und deren Einfluss auf die Wahrnehmung der Eigenbewegung sowie etwaiger einhergehender geschlechterspezifischer Unterschiede werden zum aktuellen Zeitpunkt durchgeführt und zeitnah in einem Fachjournal veröffentlicht. Auf Grundlage der bisher durchgeführten Untersuchungen lässt sich zusammenfassen, dass der Fokus zukünftiger Forschungsprojekte auf der Erfassung der Wahrnehmung der Eigenbewegung von Astronauten/innen hinsichtlich verschiedenen g-Bedingungen sowie deren Geschlecht gelegt werden sollte. Dies scheint für die Planung zukünftiger Missionen zum Mond und Mars eine große Rolle zu spielen und könnte bereits vor der Mission erfasst und möglicherweise aufgaben-spezifisch berücksichtigt werden.