Mekansal oryantasyon bozukluğu - Spatial disorientation

Bir havacının uzaysal oryantasyon bozukluğu , tutum, irtifa veya hızı belirleyememesidir. Görüş yön için baskın duyu olduğu için , görünür bir ufuk olmadığında geceleri veya kötü havalarda en kritik olanıdır . İşitme sistemi , vestibüler sistemi (içinde iç kulak ) ve proprioseptif sistem dengesini koordinat hareketi toplu çalışma (deri, kaslar, tendonlar ve eklemlerde bulunan duyu reseptörleri) ve aynı zamanda elde edilen, hayali nonvisual hisler oluşturabilir güçlü görsel ipuçlarının yokluğunda uzaysal oryantasyon bozukluğu.

Uçuş güvenliği, geçmişi ve istatistikleri

Potansiyel pilota Bárány sandalyesi aracılığıyla uygulanan denge testi

Uçuşta uzamsal oryantasyonu elde etmek zordur çünkü çok sayıda duyusal uyaran (görsel, vestibüler ve proprioseptif) büyüklük, yön ve frekans bakımından farklılık gösterir. Görsel, vestibüler ve proprioseptif duyu girdileri arasındaki herhangi bir farklılık veya tutarsızlık, yanılsamalar üretebilen ve uzaysal oryantasyon bozukluğuna yol açabilen bir duyusal uyumsuzlukla sonuçlanır. Görsel duyu, yönelime en büyük katkıyı sağlayan unsur olarak kabul edilir.

1918'de arkadaşı Elmer Sperry tarafından tasarlanan erken dönüş ve kayma göstergesini test ederken , Birleşik Devletler Ordusu Hava Kuvvetleri pilotu William Ocker , görsel referanslar olmadan bulutların arasından uçarken bir mezarlık sarmalına girdi; dönüş göstergesi onun bir dönüşte olduğunu gösteriyordu ama duyuları ona düz uçuşta olduğunu söylüyordu. Bulutların arasından çıkan Ocker, dalıştan kurtulmayı başardı. 1926 yılında Ocker bir tabi tutuldu Bárány sandalye Dr tarafından denge testi David A. Myers at Crissy Field ; sonuçta deneyimlediği somatogyral illüzyonun tekrarı ve dönüş göstergesini kullanarak geçtiği müteakip bir yeniden test, onu aletli uçuş geliştirmeye ve şampiyon olmaya yöneltti. Sperry , her ikisi de 1930'da test edilen cayro-pusula ve konum göstergesini icat etmeye devam edecekti . Ocker, Lt. Carl Crane ile 1932'de Kör Uçuş Teori ve Uygulama eğitim metnini yayınladı . Aletli uçuş eğitiminin etkili savunucuları arasında Albert Hegenberger vardı. ve Jimmy Doolittle .

1965 yılında , Amerika Birleşik Devletleri Federal Havacılık Dairesi , AC 60-4 sayılı Danışma Genelgesini yayınladı ve pilotları , marjinal görünürlük koşullarında görerek uçuş kuralları altında operasyondan kaynaklanabilecek uzaysal oryantasyon bozukluğunun tehlikeleri hakkında uyardı . Danışma yeni bir sürümü olarak mekansal oryantasyon bozukluğu tanımlayan AC 60-4A olarak 1983 yılında yayınlanan "hangi yöne anlatmak için yetersizlik 'kadar. ' "

İstatistikler, tüm genel havacılık kazalarının %5 ila %10'unun, %90'ı ölümcül olan uzaysal oryantasyon bozukluğuna bağlanabileceğini göstermektedir. Uzamsal-D ve G-kuvveti kaynaklı bilinç kaybı (g-LOC) , askeri havacılıkta insan faktörlerinden kaynaklanan en yaygın ölüm nedenlerinden ikisidir. Uzamsal oryantasyon bozukluğu olaylarının yaygınlığı üzerine bir araştırma şu sonuca varmıştır: "Bir pilot yeterince uzun süre uçarsa... en az bir [mekansal oryantasyon bozukluğu] epizodunu deneyimleyerek kaçma şansı yoktur. Başka bir açıdan bakıldığında, pilotlar iki gruptan biri olarak kabul edilir; yönünü şaşırmış olanlar ve olacak olanlar."

fizyoloji

İnsanların kendilerini uzayda yönlendirmelerine izin vermek için etkileşime giren dört fizyolojik sistem vardır. Oryantasyon için görme baskın duyudur, ancak vestibüler sistem, proprioseptif sistem ve işitsel sistem de rol oynar.

Uzamsal oryantasyon (tersi uzaysal oryantasyondur, diğer adıyla uzaysal-D ), dinlenme ve hareket sırasında çevredeki çevreye (fiziksel alan) göre vücut oryantasyonunu ve duruşunu koruma yeteneğidir. İnsanlar, yerde uzaysal yönelimi sürdürmek için evrimleşmişlerdir. Yerde iyi uzaysal oryantasyon, görsel, işitsel, vestibüler ve proprioseptif duyusal bilgilerin kullanımına dayanır. Doğrusal hızlanma, açısal hızlanma ve yerçekimindeki değişiklikler, vestibüler sistem ve proprioseptif reseptörler tarafından algılanır ve daha sonra beyinde görsel bilgilerle karşılaştırılır.

Üç boyutlu uçuş ortamı insan vücuduna yabancıdır ve uzaysal oryantasyonu zor ve bazen de imkansız hale getiren duyusal çatışmalar ve yanılsamalar yaratır. Bu çeşitli görsel ve görsel olmayan yanılsamaların sonucu uzamsal oryantasyon bozukluğudur. Bilinen uçak ivmeleriyle ilişkili oryantasyon bozukluğunun nicel tahminlerini vermek için çeşitli modeller geliştirilmiştir.

Vestibüler sistem ve duyusal yanılsamalar

İç kulak

Vestibüler sistem, iç kulaktaki özel organları kullanarak doğrusal ve açısal (dönme) ivmeyi algılar. Doğrusal ivmeler otolit organlar tarafından, açısal ivmeler ise yarım daire kanalları tarafından tespit edilir .

yanıltıcı hisler

Görünür bir ufuk gibi görsel bir referans veya ipuçları olmadan, insanlar hareket ve denge duygularını kurmak için görsel olmayan duyulara güveneceklerdir. Uçuşun anormal hızlanma ortamında, vestibüler ve proprioseptif sistemler yanlış yönlendirilebilir ve bu da uzaysal oryantasyon bozukluğuna neden olabilir. Bir uçak manevra yaparken, araç hızındaki değişiklikler (doğrusal ivme) ve/veya yön değişiklikleri (dönme ivmesi ve merkezkaç kuvveti ) tarafından atalet kuvvetleri oluşturulabilir , bu da düşeyin algısal olarak yanlış değerlendirilmesine neden olur, bu da birleşik yerçekimi ve atalet kuvvetleri olarak vestibüler sistemin, yerçekiminin dikey yönü (dünyanın merkezine doğru) olduğunu varsaydığı şeyle aynı hizaya gelmeyin.

İdeal koşullar altında, görsel ipuçları, yanıltıcı vestibüler girdileri geçersiz kılmak için yeterli bilgi sağlayacaktır, ancak gece veya kötü havalarda, görsel girdiler, bu yanıltıcı görsel olmayan duyumlar tarafından boğulabilir ve uzamsal oryantasyon bozukluğuna neden olabilir. Düşük görüş uçuş koşulları, gece, su üzerinde veya gökyüzüne karışan diğer monoton/özelliksiz arazileri, beyaz havayı veya sis veya bulutlara uçtuktan sonra aletli meteorolojik koşullara kasıtsız girişi içerir .

Yatay veya koordineli dönüş yapan bir uçağa etki eden kaldırma (L) ve ağırlık/yerçekimi (w) kuvvetleri

Örneğin, koordineli (yataklı) bir dönüş yapan bir uçakta, ne kadar dik olursa olsun, yolcular ufuk görünür olmadıkça, kaldırma ve yerçekiminin birleşik kuvvetleri hissedildiğinden havada çok az veya hiç eğilme hissi olmayacaktır. yolcuyu yanal bir kuvvet olmadan her iki tarafa kaydırmadan koltuğa bastırmak gibi. Benzer şekilde, koltuğa karşı basınçta gözle görülür bir değişiklik olmadan kademeli olarak tırmanmak veya inmek mümkündür. Bazı uçaklarda, negatif g-kuvvetlerini çekmeden bir döngü yürütmek mümkündür, böylece görsel referans olmadan, pilot farkında olmadan baş aşağı olabilir. Herhangi bir hareket yönündeki kademeli bir değişiklik, vestibüler sistemi harekete geçirecek kadar güçlü olmayabilir, bu nedenle pilot, uçağın hızlandığını, yavaşladığını veya yattığını fark etmeyebilir.

Durum göstergesi (üst orta) ve dönüş ve kayma göstergesi (sol alt ) dahil olmak üzere standart uçuş aletleri seti

Durum göstergesi (yapay ufuk) ve dönüş ve kayma göstergesi gibi jiroskopik uçuş aletleri , görsel olmayan duyulardan gelen yanıltıcı duyulara karşı koymak için bilgi sağlamak üzere tasarlanmıştır.

Otolitler ve somatogravic illüzyonlar

İki otolit organı, kesecik ve kesecik, her kulakta bulunur ve birbirine dik açılarda yerleştirilmiştir. Kesecik, yatay düzlemde doğrusal ivmedeki değişiklikleri algılarken, kesecik dikey düzlemde doğrusal ivmeleri algılar; insanlar dikey ivmenin yerçekiminden kaynaklandığını varsaymak için evrimleşmişlerdir. Bununla birlikte, yerçekimi dikey düzlemle sınırlı olmadığında veya araç hızları ve ivmeleri, otolitler yalnızca ivmeyi algıladığından ve atalet kuvvetlerini ayırt edemediğinden, yerçekimi kuvvetiyle karşılaştırılabilir atalet kuvvetleriyle sonuçlandığında, kesecik ve kesecik yanıltıcı duyusal algı sağlayabilir. yerçekimi kuvvetinden. Bunun bazı örnekleri, bir helikopterde dikey bir kalkış sırasında veya serbest düşüşten sonra bir paraşütün ani açılmasını takiben yaşanan atalet kuvvetleridir.

Otolit organların neden olduğu yanılsamalar somatogravik yanılsamalar olarak adlandırılır ve Ters Çevirme, Baş Yukarı ve Baş Aşağı İllüzyonlarını içerir. Ters Çevirme İllüzyonu, dik bir yükselişin ardından düz uçuşa ani bir dönüşten kaynaklanır; ileri hızda ortaya çıkan nispi artış, uçağın ters çevrildiği bir yanılsama yaratır. Head-Up ve Head-Down illüzyonları benzerdir, ani lineer hızlanma (Head-Up) veya yavaşlama (Head-Down) içerir, bu da uçağın burnunun yukarı (Head-Up) veya aşağı (Head-Up) veya aşağı (Head-Up) yalpalamasının yanlış algılanmasına yol açar. -Aşağı); havacı sırasıyla bir kazaya veya stall'a yol açacak şekilde burnunu aşağı (Head-Up) veya yukarı (Head-Down) eğmeye kandırılabilir.

Tipik olarak, Head-Up illüzyonu kalkış sırasında meydana gelir, çünkü kanat ve kanatlar üzerinde kaldırma oluşturmak için güçlü bir doğrusal hızlanma kullanılır. Görsel bir referans olmadan, pilot vestibüler sistemden burnun yukarı kalktığını varsayabilir ve bir dalış komutu verebilir; bu kalkış sırasında meydana gelirse, uçak yere çarpmadan önce toparlanmak için yeterli irtifaya sahip olmayabilir.

Yarım daire kanalları ve somatogyral illüzyonlar

Gösterilen yarım daire kanallarına sahip iç kulak , onları bir uçağın yuvarlanma, eğim ve sapma eksenine benzetiyor

Ek olarak, iç kulak , yarım daire kanalları olarak bilinen dönme ivmeölçerlerini içerir ve bu, alt beyne yunuslama, yuvarlanma ve yalpalama eksenlerindeki dönme ivmeleri hakkında bilgi sağlar . Açısal hızdaki değişiklikler, kanallardaki sıvı ile kafaya sabitlenmiş kanalın kendisi arasındaki bağıl hareketten algılanır; Atalet nedeniyle, kanallardaki sıvı, kafa hareket ettiğinde gecikme eğilimi gösterir ve bu, bir dönme ivmesi sinyali verir. Ancak, uzun süreli rotasyondan sonra yarım daire kanal çıkışı durur.15-20 s ) çünkü sıvı artık sürtünme yoluyla harekete geçirilmiş ve kafanın hareketine uygun hale getirilmiştir. Daha sonra dönüş durdurulursa, iç kulaktan algılanan hareket sinyali, kanal durduğunda sıvı hareket etmeye devam ettiği için havacının şimdi gerçek seyahatten ters yönde döndüğünü gösterir. Buna ek olarak, sıvı vasıtasıyla dönme hızlanma algılama eşiği ataleti, yaklaşık 2 ° / sn ile sınırlıdır ² ; bu değerin altındaki açısal ivmeler tespit edilemez. Yarım daire kanalları tarafından indüklenen spesifik yaygın somatogyral illüzyonlar, Leans, Graveyard Spin, Graveyard Spiral ve Coriolis'tir.

Uçak farkedilmeyen, uzun süreli bir dönüşe kademeli olarak girerse ve ardından aniden düz uçuşa dönerse , eğilmeler meydana gelebilir. Kademeli dönüş, sıvıyı yarım daire kanallarına harekete geçirir ve saniyede iki derecelik (veya daha az) dönme ivmesi algılanamaz. Uçak aniden düz uçuşa döndüğünde, devam eden sıvı hareketi, uçağın az önce sona eren dönüşün ters yönünde yattığı hissini verir; havacı, orijinal dönüşe yatarak dikeyin yanlış algısını düzeltmeye çalışabilir. Yalınlar, mekansal oryantasyon bozukluğunun en yaygın biçimi olarak kabul edilir.

Mezarlık spirali ve mezarlık dönüşü

Mezarlık sarmal ve mezarlık sıkma hem uzun süreli rotasyona yarı dairesel kanallar alışmadan kaynaklanır; Yaklaşık 20 saniyelik eğimli bir dönüşten (mezarlık spirali durumunda) veya dönüşten (mezarlık dönüşü için) sonra, yarım daire biçimli kanallardaki sıvı sürtünme ile harekete geçer ve vestibüler sistem artık bir dönme ivmesi algılamaz . Havacı daha sonra dönüşü veya dönüşü bitirir ve düz uçuşa geri dönerse, sıvının devam eden hareketi, uçağın döndüğü veya ters yönde döndüğü hissine neden olur ve pilot yanlışlıkla orijinal dönüşe veya dönüşe yeniden girebilir veya savrulabilir; havacı, uçak çok fazla irtifa kaybetmeden önce yanılsamayı tanımayabilir, bu da araziyle çarpışmaya neden olabilir veya uçaktaki g-kuvvetleri uçak gövdesinin yapısal gücünü aşarak feci bir arızaya neden olabilir. Havacılık tarihindeki mezarlık sarmalıyla ilgili en ünlü aksiliklerden biri, 1999'da John F. Kennedy Jr.'ın dahil olduğu kazadır.

Bir uçak, pilotun belirgin bir görsel ufuk göremediği koşullara girdiğinde, iç kulaktaki kayma düzeltilmeden devam eder. Herhangi bir eksen etrafında algılanan dönüş hızındaki hatalar saniyede 0,2 ila 0,3 derece oranında birikebilir. Pilot, jiroskopik uçuş aletlerinin kullanımında yetkin değilse, bu hatalar, genellikle mezarlık spirali olarak bilinen dik, dalış dönüşünde, uçağın kontrolünün kaybedildiği bir noktaya kadar gelişecektir . Tüm zaman boyunca, manevraya doğru ilerlerken, pilot uçağın düz uçuşunu sürdürdüğüne inanarak dönüşten habersiz kalır.

1954 yılında yapılan bir çalışmada (180 Derece Dönüş Deneyi), Illinois Üniversitesi Havacılık Enstitüsü, alet derecesine sahip olmayan 20 pilottan 19'unun, simüle edilmiş alet koşullarına girdikten hemen sonra bir mezarlık sarmalına girdiğini buldu. 20. pilot da uçağının kontrolünü kaybetti, ancak başka bir manevrada. Alet koşullarının başlaması ile kontrol kaybı arasındaki ortalama süre 178 saniyeydi.

Mekansal oryantasyon bozukluğu, belirli koşullarda aletli pilotları da etkileyebilir . Aletli uçuş sırasında pilot başını çok fazla hareket ettirirse, güçlü bir yuvarlanma hissi ( vertigo ) ortaya çıkabilir. Buna Coriolis illüzyonu denir . Yarım daire kanalları üç farklı dönme eksenine ayarlandığından, havacı bir dönme ivmesi sırasında aniden başını hareket ettirirse, bir kanal aniden açısal bir ivmeyi algılamaya başlarken diğeri durur ve bir yuvarlanma hissi ile sonuçlanır.

görsel yanılsamalar

İyi görüşte bile, eğimli bulut güverteleri, tanıdık olmayan pist eğimleri veya yanlış ufuklar gibi yanıltıcı görsel girdiler de optik illüzyonlar oluşturabilir , bu da pilotun dikey yönelimi, uçak hızını veya irtifasını ve/veya mesafe ve derinlik algısını yanlış değerlendirmesine neden olabilir ; bunlar daha da güçlü bir illüzyon üretmek için vestibüler ve proprioseptif sistemlerden gelen görsel olmayan illüzyonlarla bile birleşebilir.

Örnekler

Ayrıca bakınız

• Denge bozukluğu  – Algıda fizyolojik bozukluk
• Bárány sandalye  - Havacılık ve uzay fizyolojisi eğitimi için kullanılan cihaz
• Kırık yürüyen merdiven fenomeni  - Çalışmayan bir yürüyen merdivene adım atarken dengeyi kaybetme veya baş dönmesi hissi
• Brownout (havacılık)  - Pilotlar tarafından uçuş sırasında görme bozukluğu
• Baş dönmesi  - Mekansal algı ve stabilitede bozulmaya neden olan nörolojik durum
• Equilibrioception  – Hayvanların dinamik olarak dengesiz bir duruş sürdürmesine izin veren fizyolojik duyu
• İdeomotor fenomen  - Hipnoz ve psikolojik araştırmalarda kavram
• Kendi kendine hareket yanılsamaları  - Birinin konumunu veya hareketini yanlış algılama
• Hareket hastalığı  - Hareket veya algılanan hareketten kaynaklanan mide bulantısı
• Pilot hatası  - Bir uçağın pilotunun kararı, eylemi veya eylemsizliği
• Propriosepsiyon  - Kişinin kendi vücut bölümlerinin göreceli pozisyonu ve harekette kullanılan çabanın gücü hissi
• Yön kestirme yeteneği
• Havacılıkta duyusal yanılsamalar  – Pilotlar tarafından doğru yönelimin yanlış değerlendirilmesi
• Durum farkındalığı  – Çevresel unsurların ve dış olayların yeterli algısı
• uzamsal yetenek
• topografik oryantasyon bozukluğu

Referanslar

Dış bağlantılar

• "Ashton Graybiel Mekansal Oryantasyon Laboratuvarı – Brandeis Üniversitesi" . Erişim tarihi: 30 Temmuz 2016 .