Заявка на КЭ Вектор-МБИ

ЗАЯВКА
НА ПРОВЕДЕНИЕ КОСМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НА МКС
1. Полное наименование КЭ и его шифр:
Изучение особенностей вестибулярной стимуляции в невесомости (шифр «Вектор-МБИ-1») .
2. Полное наименование и реквизиты организации-постановщика КЭ:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»
119991, Москва, Ленинские горы, д.1, ректорат
3. Наименование направления НПИ, к которому заявитель относит свой КЭ:
Космическая биология и физиология, секция № 1 КНТС Роскосмоса «Космическая биология и
физиология».
4. Данные о научном руководителе КЭ:
Садовничий Виктор Антонович, Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени
М.В.Ломоносова», ректор, доктор физико-математических наук, профессор, академик РАН
119991, Москва, Ленинские горы, д.1, ректорат
5. Ответственный исполнитель:
Александров Владимир Васильевич, Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени
М.В.Ломоносова», заведующий кафедрой, доктор физико-математических наук, профессор,
119991, Москва, Ленинские горы, д.1, механико-математический факультет
6. Участники КЭ:
 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»,
119991, Москва, Ленинские горы, д.1
 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научно-исследовательский
испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина»,
141160, Россия, Московская обл., Звездный городок
 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Государственный научный
центр Российской Федерации Институт Медико-Биологических Проблем Российской Академии
Наук», 123007 г.Москва, Хорошевское шоссе, д.76-а
 ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П.Королёва»,
141070, Россия, Московская обл., г. Королев, ул. Ленина, 4а
1
7. Предполагаемые сроки проведения КЭ:
2017-19 годы.
8. Краткое описание КЭ, содержащее достаточный набор сведений, позволяющий
принять предварительное решение о включении его в программу:
Общие цели КЭ:
Исследование спектра ускорений, действующих на вестибулярный аппарат при двигательной
активности в невесомости.
Обоснование КЭ:
В настоящее время в связи с результатами, полученными норвежскими учёными May-Britt Mozer,
Edvard I.Mozer (Нобелевская премия 2014 г.), намечены контуры и структура бионавигационной
системы человека.
Инерциальные механорецепторы вестибулярного аппарата, являющиеся неотъемлемой частью
бионавигационной системы, во время орбитального полёта находятся в экстремальных условиях
невесомости. Поэтому при подготовке космонавтов к полёту особое внимание уделяется
вестибулярной тренировке [1]. Однако в течение всего полёта в силу невесомости имеет место
хроническое увеличение запаздывания при установке взора [2]. Теоретические исследования в
этой области показали [3], что возможна коррекция выходных сигналов первичных афферентных
нейронов вестибулярного аппарата с помощью гальванической стимуляции. В технике в
последнее время широко распространено использование дополнительной информации, (например,
с борта спутников ГЛОНАСС, GPS и др.) для коррекции выходных сигналов с инерциальных
навигационных систем с целью улучшения точности ИНС. Аналогично, в случае орбитального
полёта предлагается использовать дополнительную информацию, поступающую с
микроакселерометров и микрогироскопов, входящих в состав носимого регистратора ускорений,
для коррекции выходной информации вестибулярного аппарата с помощью его гальванической
стимуляции. Для проведения экспериментальных исследований необходимо реализовать
космические эксперименты в два этапа. Данный КЭ посвящен реализации 1-го этапа космических
исследований.
Необходимые работы, пути их выполнения и их обоснование:
1. Создание действующего макета регистратора локального поля ускорений и его испытания
(макет создан в МГУ и испытан в ИМБП в 2012 году).
2. Создание трех прототипов носимого регистратора, (МГУ совместно с компанией «Мовиком»),
2016 г.
3. Испытания прототипа носимого регистратора на панорамном стенде виртуальной реальности,
МГУ, 2016 г.
4. Программное обеспечение и проведение испытаний инерциальных микросенсоров на борту
университетского спутника «М.В.Ломоносов», 2016 г.
5. Испытания прототипа носимого регистратора ускорений на стенде ЦФ-18
ЦПК им. Ю.А.Гагарина, 2016 — 2017 гг.
6. Разработка плана космического эксперимента на борту МКС, МГУ, 2016 г.
2
7. Создание четырех опытных образцов (2 летных, 1 технологического и 1 тренажерного)
носимого регистратора ускорений в НПО «Энергия» в 2016 году.
8. Создание программного обеспечения для опытного образца носимого регистратора,
МГУ, 2016 г.
9. Испытания опытного (тренажерного) образца носимого регистратора, ЦПК им. Ю.А.Гагарина,
2017 г.
10. Создание программного обеспечения обработки информации с летного образца носимого
регистратора ускорений, МГУ, 2016г.
11. Проведение КЭ на борту МКС, 2017г.
12. Обработка результатов КЭ и подведение итогов, 2017 г.
13. Формирование алгоритма неинвазивной гальванической стимуляции выходных сигналов
вестибулярного аппарата по результатам КЭ для 2го этапа космических исследований. ИМБП
РАН совместно с МГУ, 2016-2017г.г.
Ожидаемые результаты:
1. Впервые будет получено описание локального поля ускорений во время профессиональной
деятельности космонавта на борту орбитальной станции.
2. Будет дан ответ о возможности использования инерциальных микросенсоров в условиях
невесомости для нужд коррекции выходных сигналов инерциальных биосенсоров вестибулярного
аппарата – одной из основных частей бионавигационной системы человека.
Прогноз востребованности ожидаемых результатов, перспективы их практического
использования в науке и социально-экономической сфере:
Описанные выше ожидаемые результаты очень важны для науки и практической космонавтики.
Кроме того они также важны и для применения в практике подготовки пилотов и оказания
помощи лицам пожилого возраста и (или) с вестибулярной дисфункцией по следующим
причинам.
1. При создании современных авиационных и космических тренажёров будет возможно
использовать кроме методик визуальной имитации, динамической имитации и новую методику
гальванической имитации пилотируемых полётов [4].
2. На основе алгоритмов автоматической коррекции при гальванической стимуляции можно будет
разрабатывать схемы вестибулярных протезов для поддержания вертикальной позы лиц пожилого
возраста или лиц с вестибулярной дисфункцией [5].
Публикации постановщиков, имеющих отношение к предполагаемому эксперименту:
1. Каспранский Р.Р., Алексеев В.Н., Воронин Л.И. “Принцип апериодического воздействия
вестибулярных раздражителей как основа повышения эффективности вестибулярной
подготовки”// Профессиональная деятельность космонавтов и пути повышения её эффективности.
1993. Звездный городок. С. 220-222.
3
2. Томиловская Е.С., Козловская И.Б. “Влияние длительных космических полетов на
организацию реакции горизонтальной установки взора”// Физиология человека. 2010. Т. 36. № 6.
С. 1-9.
3. Садовничий В.А., Александров В.В., Александрова Т.Б., Э. Сото, Сидоренко Г.Ю., Тихонова
К.В. “Об автоматической коррекции вестибуло-сенсорного конфликта в условиях невесомости,
основанной на принципе гальванической стимуляции и на компьютерном моделировании”//
Интеграл, 2012, № 2(64), с.70-74.
4. В.В.Александров, Т.Б.Александрова, А.Ангелес Вазкез, Р.Вега, М.Рейес Ромеро, Э.Сото,
К.В.Тихонова,
Н.Э.Шуленина
“Алгоритм
коррекции
выходных
сигналов
вестибулярных
механорецепторов для имитации пассивного поворота”\\ Вестник Московского университета.
Серия 1. Математика. Механика. 2015. № 5 (в печати).
5. Ю.К.Столбков, Е.С.Томиловская, И.Б.Козловская, Ю.П.Герасименко “Гальваническая
вестибулярная стимуляция в физиологических и клинических исследованиях последних лет”\\
Успехи физиологических наук. 2014, Том 45. №2.
4