Sensory SystemsSensory SystemsСенсорные системы0235-00923034-5936The Russian Academy of Sciences68772210.31857/S0235009225020041SOMATOSENSORY SYSTEMСОМАТОСЕНСОРНАЯ СИСТЕМАResearch ArticleEffect of “dry” immersion on the performance characteristics of a visual-motor task using a joystick depending on the direction of hand movementВлияние “сухой” иммерсии на характеристики выполнения зрительно-двигательной задачи с помощью джойстика в зависимости от направления движения рукиZobovaL. N.ЗобоваЛ. Н.
Russian Federation
lnz75@mail.ruMillerN. V.МиллерН. В.
Russian Federation
lnz75@mail.ruState Scientific Center of the Russian Federation – Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of SciencesГосударственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН1506202539288991707202517072025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0235-0092/article/view/687722

Issues related to controlling arm movements in space flight (SF) are extremely important. The success of an operator’s activities depends on the safety of the SF. To study the impact of the SF factor (support unloading), a ground-based “Dry” Immersion (DI) model is used. The study was conducted for 7 days under DI conditions. During the visual-motor task, 10 participants moved the cursor from the center of the screen to randomly appearing peripheral targets using a joystick. The DI effect on cursor movement parameters in four directions was evaluated. There were differences in time and accuracy depending on the hand movement direction in control studies that persisted during and after DI exposure. In the early days of DI, most estimated cursor movement parameters deteriorated, regardless of the direction. By the end of the immersion, they had recovered. The degree of DI influence on cursor movement differed depending on the direction of hand movement, and was most pronounced at the beginning of DI. There was minimal impact of DI on movement from left to right.

Вопросы, связанные с управлением движением руки в космическом полете (КП), являются крайне важными. От успешности выполнения операторской деятельности зависит безопасность КП. Для исследования влияния фактора КП (опорной разгрузки) используют наземную модель “сухой” иммерсии (СИ). Исследование проведено в условиях 7-суточной СИ. Во время выполнения зрительно-двигательной задачи перемещения курсора с помощью джойстика из центра экрана на одну из периферических мишеней, появляющихся в случайном порядке, у 10 испытуемых проведена оценка влияния СИ на параметры движения курсора в четырех направлениях. Показаны различия временных и точностных параметров выполнения задачи в зависимости от направления движения руки в контрольных исследованиях, которые сохраняются во время и после воздействия СИ. В первые дни СИ большинство оцениваемых параметров движения курсора ухудшались вне зависимости от направления, к концу иммерсии они восстанавливались. Степень воздействия СИ на параметры движения курсора отличалась в зависимости от направления движения руки и была максимально выражена в первые дни СИ. Минимальное воздействие СИ оказала на движение слева направо.

“dry” immersionsupport unloadingvisual-motor taskjoystickarm movement direction“сухая” иммерсияопорная разгрузказрительно-двигательная задачаджойстикнаправление движения рукиПравительство РФGovernment of the Russian FederationBadakva A.M., Miller N.V., Zobova L.N., Roshchin V.Yu. Studies of the planar unloading effect on cortical mechanisms of arm movements control in immersion experiments with primates. Aviakosmicheskaya i Ekologicheskaya Meditsina. 2019. V. 53 (3). P. 33–38. DOI: 10.21687/0233-528X-2019-53-3-33-38. (in Russian).Бадаква А.М., Миллер Н.В., Зобова Л.Н., Рощин В.Ю. Исследование влияния опорной разгрузки на корковые механизмы управления движениями руки в иммерсионных экспериментах на обезьянах. Авиакосм. Экол. Мед. 2019. Т. 53. № 3. С. 33–38. DOI: 10.21687/0233-528X-2019-53-3-33-38.Badakva A.M., Miller N.V., Zobova L.N., Roschin V.Y. Influence of water immersion of monkeys on the activity of posterior parietal cortex structures involved in planning and correcting hand movements in performing a motor task. Hum. Physiol. 2021. V. 47(3). P. 254-259. DOI: 10.1134/S0362119721030038.Бадаква А.М., Миллер Н.В., Зобова Л.Н., Рощин В.Ю. Влияние водной иммерсии обезьян на активность структур заднетеменной коры, участвующих в планировании и коррекции движений руки при выполнении моторной задачи. Физиология человека. 2021. Т. 47. № 3. С. 13–19. DOI: 10.31857/S0131164621030036.Bernshtein N.A. Physiology of movement and activity. Moscow. Meditsina Publ. 1966. 349 p. (in Russian).Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М. Медицина, 1966. 349 с.Kozlovskaya I.B. Gravity and the tonic postural motor system. Aviakosmicheskaya i Ekologicheskaya Meditsina. 2017. V. 51(3). P. 5–21. DOI: 10.21687/0233-528X-2017-51-3-5-21 (in Russian).Козловская И.Б. Гравитация и позно-тоническая двигательная система. Авиакосм. Экол. Мед. 2017. том 51. № 3. стр. 5-21. DOI: 10.21687/0233-528X-2017-51-3-5-21.Kornilova L. N., Glukhikh D., Habarova E., et al. Visual –manual tracking after long spaceflights. Hum. Physiol. 2016. V. 42. P. 301-311. DOI: 10.1134/S0362119716030105Корнилова Л.Н., Глухих Д.О., Хабарова Е.В., Наумов И.А., Екимовский Г.А., Павлова А.С. Зрительно-мануальное слежение после длительных космических полетов. Физиология человека. 2016. Т. 42. № 3. С. 82-93. DOI: 10.7868/S0131164616030103Kornilova, L.N., Naumov, I.A., Glukhikh, D.O. et al. Vestibular function and space motion sickness. Hum. Physiol. 2017. V. 43. P. 557-568. DOI: 10.1134/S0362119717050085.Корнилова Л.Н., Наумов И.А., Глухих Д.О., Екимовский Г.А., Павлова А.С., Хабарова В.В., Смирнов Ю.И., Ярманова Е.Н. Вестибулярная функция и космическая болезнь движения. Физиология человека. 2017. Т. 43. № 5. С. 80-93. DOI: 10.7868/S0131164617050083.Lyakhovetskii V.A., Zelenskaya I.S., Karpinskaya V.Yu, Bekreneva M.P., Zelenskiy K.A., and Tomilovskaya E.S. Influence of dry immersion on the characteristics of cyclic precise hand movements. Hum. Physiol. 2022. V. 48. P. 655–661. Doi: 10.1134/S0362119722600291.Ляховецкий В.А., Зеленская И.С., Карпинская В.Ю., Бекренева М.П., Зеленский К.А., Томиловская Е.С. Влияние “сухой” иммерсии на характеристики циклических точностных движений руки. Физиология человека. 2022. Т. 48. № 6. С. 57-4. DOI: 10.31857/S0131164622600380.Miller N.V., Zobova L.N., Roschin V.Y., Badakva A.M. Procedure of check testing in the process of studying the effects of dry immersion on characteristics of performing s motor-ocular task. Aviakosmicheskaya i Ekologicheskaya Meditsina. 2024. V. 58(1). P. 88-93. DOI: 10.21687/0233-528X-2017-51-3-5-21. (in Russian).Миллер Н.В., Зобова Л.Н., Рощин В.Ю., Бадаква А.М. Методика контрольного тестирования при исследовании влияния “сухой” иммерсии на параметры выполнения зрительно-моторной задачи. Авиакосм. Экол. Мед. 2024. Т. 58. № 1. С. 88–93. DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-1-88-93.Miller N.V., Zobova L.N., Badakva A.M. The Effect of Dry Immersion on the Characteristics of Joystick Control during the Performance of a Visual-Motor Task in Men and Women// Hum. Physiol. 2024. V. 50 (4). P. 358-365. DOI: 10.1134/S0362119724700804.Миллер Н.В., Зобова Л.Н., Бадаква А.М. Влияние “сухой” иммерсии на характеристики управления джойстиком при выполнении зрительно-двигательной задачи у мужчин и женщин // Физиология человека. 2024. Т. 50. №. 4. С. 49-58. DOI: 10.31857/S0131164624040042Berger M., Mescheriakov S., Molokanova E., Lechner-Steinleitner S., Seguer N., Kozlovskaya I. Pointing arm movements in short and long_term space flights. Aviat. Space Environ. Med. 1997. V. 68(9). P. 781.Boritz J., Booth K.S., Cowan W.B. Fitts’s law studies of directional mouse movement. Human performance. 1991. V. 1 (6). P. 216-223.Gordon J., Ghilardi M.F., Cooper S.E., Ghez C. Accuracy of planar reaching movements: II. Systematic extent errors resulting from inertial anisotropy. Experimental brain research. 1994. V. 99. P. 112-130. DOI: 10.1007/BF00241416Fisk J.D., Goodale M.A. The organization of eye and limb movements during unrestricted reaching to targets in contralateral and ipsilateral visual space. Exp. Brain Res. 1985. V. 60(1). P. 159-178. DOI: 10.1007/BF00237028.Gaveau J., Paizis C., Berret B., Pozzo T., Papaxanthis C. Sensorimotor adaptation of point-to-point arm movements after spaceflight: the role of internal representation of gravity force in trajectory planning. Journal of neurophysiology. 2011. V. 106(2). P. 620-629. DOI: 10.1152/jn.00081.2011Holden K., Greene M., Vincent Cross E., Sándor A., Thompson S., Feiveson A., Munson B. Effects of long-duration microgravity and gravitational transitions on fine motor skills. Human Factors. 2023. V. 65(6). P. 1046-1058. DOI: 10.1177/00187208221084486Kozlovskaya I.B. The nature and characteristics of a gravitational ataxia. Physiologist. 1983. V. 26, P. 108–109.Mechtcheriakov, S., Berger, M., Molokanova, E., Holzmueller G., Wirtenberger W., Lechner-Steinleitner S., De Col C., Kozlovskaya I., Gerstenbrand F. Slowing of human arm movements during weightlessness: the role of vision. Eur. J. Appl. Physiol. 2002. V. 87(6). P. 576-583. DOI: 10.1007/s00421-002-0684-3.Murata A., Iwase H. Extending Fitts’ law to a three-dimensional pointing task. Human movement science. 2001. V. 20(6). P. 791-805. DOI: 10.1016/S0167-9457(01)00058-6Okuuchi S., Tani K., Kushiro K. Temporal properties of the speed-accuracy trade-off for arm-pointing movements in various directions around the body. Plos one. 2023. V. 18(9). P. e0291715. DOI: 10.1371/journal.pone.0291715.Paloski, W.H., Oman, C.M., Bloomberg, J.J., Reschke M.F., Wood1 S.J., Harm D.L., Peters B.T., Mulavara A.P., Locke J.P., Stone L.S. Risk of sensory-motor performance failures affecting vehicle control during space missions: a review of the evidence. J. Gravity Physiol. 2008. V. 15(2). P. 1–29.Papaxanthis C., Pozzo T., Popov K.E., McIntyre J. Hand trajectories of vertical arm movements in one-G and zero-G environments. Evidence for a central representation of gravitational force. Exp. Brain Res. 1998. V. 120(4). P. 496-502. DOI: 10.1007/s002210050423.Papaxanthis C., Pozzo T., McIntyre J. Kinematic and dynamic processes for the control of pointing movements in humans revealed by short-term exposure to microgravity //Neuroscience. 2005. V. 135(2). P. 371-383. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2005.06.063.Pechenkova E., Nosikova I., Rumshiskaya A., Litvinova L., Rukavishnikov I., Mershina E., Sinitsyn V., Van Ombergen A., Jeurissen B., Jillings S., Laureys S., Sijbers J., Grishin A., Chernikova L., Naumov I., Kornilova L., Wuyts F.L., Tomilovskaya E., Kozlovskaya I. Alterations of functional brain connectivity after long-duration spaceflight as revealed by fMRI. Front. Physiol. 2019. V. 10. Article 761. DOI: 10.3389/fphys.2019.00761.Pechenkova E., Nosikova I., Rumshiskaya A., Litvinova L., Rukavishnikov I., Mershina E., Sinitsyn V., Van Ombergen A., Jeurissen B., Jillings S., Laureys S., Sijbers J., Grishin A., Chernikova L., Naumov I., Kornilova L., Wuyts F. L., Tomilovskaya E., Kozlovskaya I. Alterations of functional brain connectivity after long-duration spaceflight as revealed by fMRI. Front. Physiol. 2019. V. 10. Article 761. DOI: 10.3389/fphys.2019.00761.Tomilovskaya E., Shigueva T., Sayenko D., Rukavishnikov I., Kozlovskaya I. Dry immersion as a ground-based model of microgravity physiological effects. Front. Physiol. 2019. V. 10. Article. 284. DOI: 10.3389/fphys.2019.00284.Tomsia M., Cieśla J., Śmieszek J., Florek S., Macionga A., Michalczyk K., Stygar D. Long-term space missions’ effects on the human organism: what we do know and what requires further research. Front. Physiol. 2024. V. 15. Article. 1284644. DOI: 10.3389/fphys.2024.1284644.