Gesichter in der Schwerelosigkeit

Eine aussergewöhnliche Mission verfolgt das Team um Professor Fred Mast vom Neuropsychologischen Institut der Universität Zürich: Sie wollen herausfinden, wie Gesichter in der Schwerelosigkeit wahrgenommen werden. In einem Airbus der European Space Agency (ESA) konnten vier Teammitglieder dazu selbst für kurze Zeit die Schwerelosigkeit erfahren.

Monika Joss

Dienstag, 26. Juli, um acht Uhr dreissig auf dem Flughafen Bordeaux-Maurignac: Mayumi Sugaya, Daniela Häberli, Roger Schwizer und Raphaël Jacot kontrollieren ein letztes Mal ihre Ausrüstung; Fotoapparate werden mit Schnur befestigt und Reissverschlüsse zugezogen. Dieses Mal gilt es ernst. Zwar haben sie sogar für den Fall, dass der Laptop aussteigen sollte, mit einem Ersatz-Computer vorgesorgt. Trotzdem werden sie erst nach dem ersten Flug wirklich wissen, ob ihr Experiment klappt.

Das Zürcher Team mit Mayumi Sugaya, Raphaël Jacot, Roger Schwizer und Daniela Häberli (v. l.) ist bereit für die Schwerelosigkeit. (Bild: Roger Schwizer)

20 Sekunden schwerelos

Das Anbinden der Kamera hat seinen guten Grund: Bald werden die Studierenden für kurze Zeit schwerelos sein. Was dann nicht gut befestigt ist, schwebt davon. Um schwerelos zu sein, muss das Team nicht mit einem Raumschiff abheben. Schwerelosigkeit kann auch im Gravitationsfeld der Erde mit einem ganz gewöhnlichen Airbus erreicht werden, der allerdings sehr aussergewöhnlich fliegt. Der Airbus wird bald dreissig so genannte Parabeln fliegen – Flugbewegungen, bei denen das Flugzeug erst sehr steil steigt und sich dann kontrolliert hinunter fallen lässt. Ungefähr 20 Sekunden lang entsteht während jeder Parabel ein schwereloser Zustand.

ESA-Flüge für junge Forschende

Das Team unter der Leitung von Mayumi Sugaya, Publizistik- und Psychologiestudentin im 6. Semester an der Universität Zürich, nimmt an der alljährlich stattfindenden Parabelflug-Kampagne der European Space Agency (ESA) teil. Die ESA, das europäische Pendant der NASA, will mit diesen kostspieligen Flügen junge Forschende für Raumfahrtthemen begeistern. Auch die Schweiz ist einer der 16 Mitgliedstaaten der ESA. Zusammen mit dreissig anderen europäischen Teams hat die Schweizer Equipe die einmalige Chance, ein wissenschaftliches Experiment in der Schwerelosigkeit durchzuführen. Sie wird dabei von Professor Fred Mast vom Neuropsychologischen Institut der Universität Zürich betreut.

«Zero-G»: Null Gravitation ist auf den Parabelflügen auch im Gravitationsfeld der Erde möglich. (Bild: Roger Schwizer)

Dank Gleichgewichtsorgan Gesichter erkennen?

Die jungen Forschenden wollen mehr darüber erfahren, wie die Wahrnehmung von Gesichtern im Gehirn verarbeitet wird. Dieser alltägliche Prozess ist hoch komplex und kann noch nicht vollständig erklärt werden. Lange glaubte die Forschung, dass Gesichtswahrnehmung ein rein visueller Vorgang sei. Neuere Untersuchungen ziehen diese scheinbar nahe liegende Erklärung aber in Zweifel. Es wird vermutet, dass auch das Gleichgewichtsorgan in Innenohr eine Rolle spielt. Wie Messungen von Hirnaktivitäten zeigen, hat das Gleichgewichtsorgan zu vielen Hirnarealen Verbindungen – unter anderem auch zum Temporallappen, der wiederum bei der Wahrnehmung von Gesichtern aktiv ist. Ist dies ein Hinweis darauf, dass auch das Gleichgewichtsorgan beim Erkennen von Gesichtern beteiligt ist? Diese Frage soll mit dem Zürcher Experiment ein Stück weit beantwortet werden.

Die Forschenden machen folgenden Versuch: Sie haben ihren Computer so programmiert, dass er eine Abfolge von Gesichtern mit einem positiven oder negativen Gesichtsausdruck zeigt. Bei jedem Gesicht, das erscheint, muss die Versuchsperson mit Knopfdruck angeben, ob der Gesichtsausdruck freundlich oder feindlich ist. Dies ist einfach – so lange das Gesicht vertikal erscheint. Gesichter, die auf dem Kopf stehen oder horizontal liegen, sind überraschend schwierig zu interpretieren.

Schwereloser Blick in die Röhre

Dieser Versuch soll nun während des Flugs sowohl in der Schwerelosigkeit als auch unter normalen Gravitationsbedingungen durchgeführt werden. Die Testperson blickt durch eine dunkle Röhre auf den Bildschirm, der so abgedeckt ist, dass nur ein runder Ausschnitt mit dem Bild der Gesichter zu sehen ist. Damit ist für perfekte Verwirrung gesorgt, und die Testperson im schwerelosen Zustand soll auch wirklich nicht mehr wissen, was unten und was oben ist.

Was ist oben, was unten? Raphaël Jacot geniesst während des Versuchs mit Daniela Häberli das Schweben in der Schwerelosigkeit. (Bild: ESA)

Sollte sich herausstellen, dass es in der Schwerelosigkeit schwieriger ist, Gesichtsausdrücke zu erkennen, wäre dies ein Hinweis darauf, dass auch das Gleichgewichtsorgan bei der Wahrnehmung von Gesichtern eine Rolle spielt.

Experiment gelungen, Auswertung folgt

Es liegt auf der Hand, dass mögliche Anwendungen dieser Forschung die Raumfahrt betreffen: Es ist für das Design eines Raumschiffs und für die Kommunikation unter Astronauten wichtig, dass die Wahrnehmungsprozesse gut verstanden werden. Für die Medizin könnte es bedeutend sein zu wissen, dass bei Gleichgewichtsproblemen noch ganz andere Prozesse des Körpers beeinträchtigt sind.

Ein Uhr dreissig: Euphorisch steigt das Team aus dem Flugzeug. Schwerelos zu sein ist schlicht «das Beste», wie alle übereinstimmend berichten. Gute Nachricht auch für die Forschung: Das Experiment klappte nach Plan. Die Daten können nun ausgewertet werden.

Eine ausführliche Reportage zum Zürcher ESA-Versuch wird im nächsten «unimagazin» (erscheint am 24. Oktober 2005) veröffentlicht.

Monika Joss ist freie Journalistin

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