Expériences Grip & Grasp

[Extraits d’un article paru dans Air & Cosmos n°2743 du 9 juillet 2021]

Thomas Pesquet a mené au début de la mission Alpha deux expériences en neurosciences européennes : Grip et Grasp, en relation avec le Cadmos (Centre d’aide au développement des activités en micropesanteur et des opérations spatiales). De manière générale, les expériences observant les changements physiologiques en situation de micropesanteur nécessitent d’effectuer des mesures espacées dans le temps : juste avant le vol (pour avoir une base comparative), dès que les astronautes arrivent à bord de la Station spatiale internationale (certains effets sont immédiats), en milieu de mission si possible, en toute fin de séjour (pour voir effet à long terme), puis au retour sur Terre. Les premières semaines dites de transition et d’adaptation du corps humaine entier se révèlent fondamentaux pour observer les différences les plus marquantes – les résultats les plus probants sont typiquement obtenus entre le premier et le troisième jour après l’arrivée sur orbite, et après le retour sur Terre.

Adaptation du mouvement en micropesanteur

Expérience Grip réalisée en position assise par Thomas Pesquet. Crédit : ESA/NASA

L’expérience Grip (prise, en anglais) constitue l’une des expériences les plus exigeantes du genre en termes d’installation (qui nécessite de dégager l’allée centrale de Columbus), de répétitions, de protocoles et de démontage.
Le but de l’expérience est d’observer la capacité de coordination des forces de levage et de serrage d’un astronaute lorsqu’il tient un objet, alors que son organisme se trouve dans la période d’adaptation provoquée par la disparition de pesanteur. Son cerveau est alors en train de réapprendre cette coordination, qui n’est pas innée chez l’être humain et s’acquiert durant la croissance. L’expérience permet d’observer comment le système nerveux s’adapte à la micropesanteur, et quel est l’importance de chaque système sensoriel : le système visuel, le système vestibulaire (qui permet de percevoir l’orientation), l’extéroception (la perception à travers la peau, le plus grand organe de notre corps, en complément des systèmes visuel et vestibulaire), et la proprioception (informations sur la position fournies par les muscules et les articulations).
Grip se déroule au sein du module-laboratoire européen Columbus, soit en position assise sur une « chaise » métallique, soit en position allongée. Suivant les consignes affichées sur une tablette tactile, les yeux ouverts ou fermés, l’astronaute doit réaliser divers mouvements à l’aide d’un petit objet bardé de capteurs, le manipulandum : discrets (vers des marqueurs lumineux), d’oscillation (avec une fréquence imposée) ou de collision (en percutant de petits objets-cible). Des capteurs mesurent la force avec laquelle les objets sont saisis, des accéléromètres et des gyroscopes suivent la dynamique de la trajectoire du manipulandum, tandis qu’un dispositif infrarouge mesure en permanence la position des objets avec une extrême position.

Réalisation de taches visio-motrices

Expérience Grasp réalisée en position assise par Thomas Pesquet. Crédit : ESA/NASA

L’expérience Grasp (Saisir, en anglais) s’intéresse à la disparition en micropesanteur des notions de « haut » et de « bas », alors que le cerveau cherche à continuer de diriger le corps avec précision.
Elle utilise d’une part la chaise et le dispositif de capture de mouvement de l’expérience Grip, et d’autre part la plateforme de réalité virtuelle Perspectives. Cette dernière a été développée par le Cnes dans le cadre de la mission Proxima, et utilise un casque un casque occultant stéréoscopique du commerce, qui a été « spatialisé » et est accompagné d’applications dédiées.
Le dispositif teste les réflexes de l’astronaute plongé dans un environnement virtuel choisi, en lui demandant d’envoyer un projectile virtuel dans une cible virtuelle, qui est orientée par une grille n’apparaissant que brièvement. L’enjeu est cette fois de mieux comprendre comment le système nerveux intègre les informations sensorielles, en déterminant si la pesanteur aide à la coordination entre l’œil et la vue. L’expérience joue sur différentes informations disponibles : la vue, le système vestibulaire, les muscles et la peau. Un mélange d’instructions, manuelles ou visuelles, entraînent des réponses, manuelles ou visuelles, qui sont observées par des émetteurs infrarouges placés sur le casque de l’astronaute, sa poitrine et autour de sa main. Equipé de son casque de VR ainsi que de marqueurs au niveau de la main droite, du torse et de la main, l’astronaute est invité à réaliser des taches d’orientation complexes, assis ou flottaison libre, la tête en bas.

Pierre-François Mouriaux