Hersenen in vrije val

Wonen op de maan, mensen op Mars, een familie-uitstapje naar de ruimte: het lijkt science fiction, maar eigenlijk komt het allemaal verrassend dichtbij. We weten al dat onze spieren afsterven wanneer we lange tijd gewichtloos rondzweven in de ruimte, maar wat gebeurt er met ons brein? Proefpersonen de ruimte insturen om dat te onderzoeken, zou teveel tijd en geld kosten. Dan maar gewichtloosheid nabootsen hier op aarde, met behulp van een zero-gravity vliegtuig.

In de zomer van 2016 lanceerde het Europees Ruimte Agentschap (ESA) een oproep om deel te nemen aan ‘Fly your thesis’. Onder de winnende teams, die hun ingestuurde experiment mogen uitvoeren in een zero-gravity vliegtuig, zit ook een Nederlands team: BrainFly. Zij willen onderzoeken hoe ons brein reageert op gewichtloosheid.

Parabolische vluchten

Je bent in vrije val als je versnelling even groot is als de valversnelling. Dat gevoel van gewichtloosheid kan je op een rollercoaster ook krijgen, het lijkt even alsof je ingewanden vrij rondzweven in je lichaam. Parabolische vluchten wekken dit gevoel ook op, maar dan langer en zo’n 30 keer na elkaar. Voor en na elke periode van microzwaartekracht moet je wel door een fase van hyperzwaartekracht, de aarde trekt je dan ongeveer twee keer zo hard naar beneden als gewoonlijk. Het zero-gravity vliegtuig kan drie vluchten per week maken met telkens 40 passagiers aan boord.

Het grote voordeel van parabolische vluchten is dat er geen lange astronautentraining aan te pas komt. Daarnaast kan ook de zwaartekracht op de maan of op Mars nagebootst worden door de hoek aan te passen waarmee het vliegtuig klimt en daalt. Een nadeel is dan weer de korte tijdspanne van gewichtloosheid, 30 keer 20 seconden. Ook trillingen en geluidsoverlast kunnen experimenten beïnvloeden.

Machines bedienen met gedachten

Een groot nadeel aan het leven in omgevingen met een lagere zwaartekracht is het traag wegslinken van spiermassa. Wanneer astronauten na een lange ruimtereis terugkeren naar de aarde moeten ze vaak uit hun raket gedragen worden. Willen we echt gaan leven in de ruimte dan kunnen we daar niet zomaar zware fysieke arbeid gaan uitvoeren.

Een elegante oplossing voor dit probleem is Brain Computer Interface technologie (BCI). Daarbij kunnen machines aangestuurd worden met hersengolven en is spierkracht van ondergeschikt belang.

Hier op het aardoppervlak lukt het al goed om machines en computerspelletjes te laten werken via gedachten. In 2016 organiseerde de Federale Technische Hogeschool van Zürich de eerste Cybathlon. Mensen met een fysieke handicap gebruiken hun gedachten om virtuele lopers aan te sturen en zo hun race te winnen.

Brain Fly

Zij ontwikkelden een computerspel – Shoot the Alien – waarbij je een kanon moet laten bewegen en schieten door aan bepaalde bewegingen te denken. Denk je bijvoorbeeld aan het opheffen van je rechterhand, dan beweegt het kanon naar rechts. Denk je aan het opheffen van je tong, dan schiet het een kanonbal af.

Proefpersonen worden gedurende enkele weken getraind en zullen het spelletje dan ook spelen in een gewichtloze toestand. Zo kunnen ze nagaan of het gebrek aan zwaartekracht de hersengolven van de proefpersonen beïnvloedt.

Eind november stijgt het zero-gravity vliegtuig op met het BrainFly team aan boord. Volg het team via http://brainspaceproject.com/brainfly/fly-your-thesis/.