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Expériences en sciences de la vie

Expériences additionnelles sur le syndrome d'adaptation spatiale (SASSE)

Ce groupe de six expériences avait pour but de rassembler les renseignements nécessaires à la mise au point de la principale expérience prévue dans ce domaine, qui a été effectuée par un spécialiste de charge utile lors d'une mission ultérieure. Ces expériences ont étudié les difficultés d'adaptation des astronautes à la vie en apesanteur.

a) Gain de réflexe vestibulo-oculaire

Le réflexe vestibulo-oculaire nous permet de maintenir l'orientation de notre regard en dépit des mouvements de notre tête. En voici un exemple : au baseball, un joueur qui court pour attraper la balle parvient à la garder en vue malgré les mouvements de sa tête. En apesanteur, ce réflexe n'est pas aussi bon, ce qui conduit à un glissement de l’image visuelle sur la rétine. L'un des symptômes de cet état est le mal de l'espace.

Cette expérience a été conçue pour mesurer ce réflexe et pour quantifier le glissement de l'image. Son exécution demande dix minutes, et Marc Garneau l'a effectuée plusieurs fois pour voir si une adaptation à l'apesanteur survient à mesure que la mission progresse.

Il a d'abord placé une croix en tissu d'environ 1 m x 1 m (3 pieds x 3 pieds) sur les placards au centre de la cabine de pilotage. Les bras de la croix étaient identifiés pour indiquer le haut et le bas, la droite et la gauche et plusieurs points répartis le long de chaque bras étaient numérotés de zéro à partir du centre à vingt aux extrémités. Le zéro est le point de croisement.

Portant un serre-tête auquel était fixée une petite lampe de poche de la grosseur d'un crayon qui projetait un étroit faisceau de lumière, il s'est attaché à l'aide de courroies au milieu de la cabine de pilotage, face à la croix de tissu. Il a dirigé le faisceau de lumière sur le centre de la croix et a essayé de maintenir son regard sur ce point. Après s'être couvert les yeux avec une feuille de papier, il a bougé la tête rapidement tout en essayant de maintenir l'axe de son regard sur le zéro. Lorsqu'il a enlevé la feuille de papier, il a pu voir si ses yeux étaient toujours axés sur  le zéro ou s'ils s'en étaient éloignés. Il a aussi vérifié la distance à laquelle le faisceau de lumière et sa tête s'étaient déplacés et a noté les résultats.

b) Tests sur les illusions proprioceptives

Lors des tests effectués au sol après le premier vol du Spacelab en 1983, des astronautes ont signalé qu'ils ressentaient des illusions bizarres lorsqu'on leur demandait de sauter sur place. Même en gardant les yeux ouverts, ils avaient la sensation que le plancher se soulevait et retombait sous eux tandis qu'eux restaient immobiles. On supposait que ces illusions étaient dues au fait que les astronautes prennent un certain temps à se réadapter à la gravité terrestre après s'être habitués aux conditions d’apesanteur de l'espace.

Cette expérience a été conçue pour étudier les circonstances de l'apparition de ces illusions et les mécanismes qui les sous-tendent. D'une durée de 15 à 20 minutes, elle a été répétée au cours de la mission et au retour sur Terre.

En gardant les yeux d'abord ouverts, puis fermés, Marc Garneau a effectué une série de flexions des bras et des genoux, alors que ses pieds étaient attachés au plancher. Il a indiqué s'il avait l'impression qu'il bougeait, que la navette bougeait, ou qu'ils bougeaient tous les deux.

Lorsque, après avoir effectué des flexions des genoux, il avait l'impression que c'était la navette qui bougeait de haut en bas plutôt que lui-même, il répétait le test en s'agrippant à un siège et le reprenait de nouveau, cette fois en portant une ceinture fixée au sol par des bandes élastiques. Ces tests avaient pour but de déterminer si le fait de s'agripper à un siège ou de porter une ceinture, ce qui donne une fausse impression de pesanteur, permet d'éliminer ces impressions de mouvement de la navette.

En gardant la tête immobile, il déplaçait rapidement son regard d'un point à un autre et notait s'il avait l'impression que le monde bougeait autour de lui ou s'il n'y avait seulement que ses yeux qui bougeaient.

Enfin, il a frotté la main, puis un pied nu contre une surface dans un mouvement de va-et-vient pour voir s'il avait l'impression que cette surface bougeait.

c) Perception sensorielle

Les différentes expériences ont montré que la perception sensorielle se détériore graduellement pendant un vol spatial. En effet, certains astronautes ont rapporté divers problèmes de perception sensorielle, ainsi que des sensations de picotements au niveau de la peau. L'expérience que Marc Garneau a effectuée à ce sujet se divisait en deux parties, l'une pour mesurer les effets de l'apesanteur sur la perception sensorielle et l'autre pour étudier la flexion de diverses articulations.

La première partie, qui a pris de 15 à 20 minutes, a d'abord été faite les yeux ouverts, puis les yeux fermés. Lors de ce test, Marc Garneau s'est soumis à des expériences sensorielles au niveau de la peau : un des membres de l'équipage a pressé des cubes striés spéciaux contre son index, puis contre son gros orteil. Ce test a été effectué avant le vol et au cours de la mission. L'expérimentateur a pressé plusieurs séries de cubes striés deux fois chacune et Marc Garneau devait indiquer s'il percevait une différence entre la première et la deuxième fois. Les cubes utilisés comportaient des stries de plus en plus fines, pour évaluer la capacité de Marc Garneau à distinguer les différentes largeurs de stries.

Dans la deuxième partie, qui a duré dix minutes, Marc Garneau a fait subir à un autre membre de l'équipage le test suivant, qu'ils ont répété en changeant de rôles. Alors que le sujet avait les yeux bandés, l'expérimentateur a imposé des flexions au niveau de l'articulation supérieure du majeur à celui-ci, puis du gros orteil, pour déterminer s'il avait conscience du mouvement. Il a également effectué des flexions au niveau de l'articulation du coude, puis du genou, et a demandé au sujet d'évaluer l'angle de flexion auquel son articulation était soumise.

d) Évaluation de la position

Les comptes rendus de vols précédents portaient à croire que les astronautes éprouvent, en l'absence de pesanteur et d’indices visuels, une perte du sens de l'orientation (il n'y a pas de « haut » et de « bas » dans l'espace). Des astronautes ont fait des erreurs importantes en tentant de toucher une cible alors qu’ils avaient les yeux bandés. Pour étudier ce phénomène de désorientation, Marc Garneau a effectué trois fois un test d'une durée approximative de dix minutes.

En position assise, il s'est attaché au niveau des hanches au milieu de la cabine de pilotage face à une cible en forme de croix identique à celle qui a été utilisée pour le test vestibulo-oculaire. Après qu'il ait mémorisé la cible, un autre membre de l'équipage lui a bandé les yeux et lui a demandé d'indiquer le centre de la croix à l'aide d'une petite lampe de poche. L'expérimentateur a noté la position du faisceau lumineux par rapport au centre de la cible : à gauche, à droite, en haut ou en bas.

Il a ensuite demandé à Marc Garneau où se trouvaient, d'après lui, le « haut » et le « bas », et pourquoi. Il pouvait répondre par exemple : « Le bas se trouve là parce que c'est là que sont mes pieds. » Il a également subi ce test les pieds attachés au plancher, au mur, puis au plafond de la navette, pour déterminer si sa sensation du haut et du bas différait selon sa position.

e) Mal de l'espace

Plus de 40 % des astronautes sont touchés à divers degrés par le mal de l'espace lors de vols spatiaux, particulièrement à bord des véhicules de grande taille. Ce mal se manifeste généralement durant les trois premiers jours d'une mission. Les causes précises sont inconnues et il n’existe aucun test fiable pour détecter une prédisposition chez les astronautes. Une meilleure connaissance de ce phénomène profiterait non seulement aux astronautes, mais également aux personnes qui souffrent du mal des transports sur Terre.

Cette expérience visait à étudier l'apparition des symptômes et à évaluer l'efficacité de différentes formes de traitement. L'expérience comprenait trois volets :  l'observation des symptômes, l'évaluation de la sensibilité au mouvement et le traitement. En s'aidant d'une liste de contrôle, d'un miroir de poche et d'un magnétophone, Marc Garneau a noté les symptômes ressentis durant la mission.

Lorsqu'il a commencé à ressentir de la nausée, il s'est attaché à un siège et, en gardant la tête immobile, il a regardé un point fixe et noté ses symptômes toutes les trois minutes pour voir si l'immobilisation donnait des résultats.

Les antiémétiques (médicaments contre la nausée) n'ont été utilisés qu'en dernier recours parce qu’ils auraient faussé les résultats du test.

f) Perception gustative dans l'espace

Bien que certains astronautes aient rapporté que les aliments avaient un goût plus sucré et moins épicé dans l'espace, aucune expérience formelle n'avait été tentée jusqu'à cette mission sur la modification du goût dans l'espace. Les causes possibles de cette modification sont l'afflux des liquides vers le haut du corps en l'absence de gravité ou un effet quelconque de l'apesanteur sur les papilles gustatives.

Cette expérience a été conçue pour étudier les changements au niveau du goût et de l'odorat lors d'un vol spatial, et ses résultats pourraient s'appliquer à l'alimentation des astronautes. Le test, qui a pris environ dix minutes à réaliser, a été effectué les premier, troisième et septième jours de la mission, pour voir si les résultats changeaient en fonction du temps. Marc Garneau avait d'abord subi le test sur Terre. Durant la mission, il a imbibé un par un des tampons d'ouate avec des solutions différentes, numérotées de 1 à 14, qu'il a ensuite appliqués sur sa langue. Il a alors indiqué si la solution était sure, sucrée, amère, salée ou s'il s'agissait simplement d'eau.

Pour tester son sens de l’odorat, on lui a fait sentir le contenu de différents flacons, contenant des morceaux de gaze imbibés respectivement d'extrait de vanille, de citron, de menthe verte et d'eau, et il a dû en noter l'odeur.