Tecnología portátil para evitar que los astronautas se “pierdan” en el espacio

Perder la noción de dónde se encuentra puede ser fatal para los pilotos de avión: la desorientación espacial es una de las principales causas de accidentes aéreos mortales. Pero perder la orientación en el espacio mismo es aún más peligroso. Los científicos ahora han desarrollado dispositivos portátiles llamados vibrotactores que, combinados con entrenamiento especializado, mejoran la capacidad de las personas para combatir la desorientación espacial y podrían ayudar a los astronautas a autocorregirse cuando sus percepciones ya no son confiables.

Ya no hay límites, pero emprender el vuelo es peligroso. A medida que abandonamos la superficie de la Tierra, perdemos muchas de las señales que necesitamos para orientarnos, y esta desorientación espacial puede ser mortal. Los astronautas normalmente necesitan un entrenamiento intensivo para protegerse de ellos. Sin embargo, los científicos han descubierto ahora que los dispositivos portátiles que vibran para proporcionar señales de orientación pueden aumentar significativamente la eficacia de este impulso, haciendo que los vuelos espaciales sean ligeramente más seguros.

«Los vuelos espaciales de larga duración causarán muchos factores estresantes fisiológicos y psicológicos que harán que los astronautas sean muy susceptibles a la desorientación espacial», afirmó el Dr. Vivekanand P. Vimal de la Universidad Brandeis en Estados Unidos, autor principal del estudio. Fronteras de la fisiología. «Cuando está desorientado, un astronauta ya no podrá confiar en sus propios sensores internos de los que ha dependido toda su vida».

Diseño experimental y resultados.

Los investigadores utilizaron privación sensorial y un dispositivo de rotación de múltiples ejes para probar sus vibrotactores durante un vuelo espacial simulado, por lo que los sentidos en los que normalmente confiarían los participantes eran innecesarios. ¿Podrían los vibrotactores corregir las señales engañosas que los participantes recibirían de su sistema vestibular y se podría entrenar a los participantes para que confiaran en ellos?

Se reclutaron 30 participantes, de los cuales 10 recibieron entrenamiento para mantener el equilibrio en el dispositivo de rotación, 10 recibieron los vibrotadores y los 10 restantes recibieron ambos. A todos los participantes se les mostró un vídeo del dispositivo de rotación y se les explicó cómo funcionaba: moviéndose como un péndulo invertido hasta alcanzar el límite de colisión, a menos que fuera estabilizado por una persona sentada en el dispositivo controlándolo con un joystick.

La capacitación adicional, para los participantes que la recibieron, incluyó tareas que les enseñaron a desconectarse de su sentido vestibular y confiar en los vibrotactores en lugar de sus señales gravitacionales naturales. Estas tareas implicaban encontrar puntos de equilibrio ocultos y no verticales, lo que significaba que los participantes tenían que ignorar su deseo de alinearse erguidos y centrarse en los vibrotactores.

A todos los participantes se les dio una venda en los ojos, tapones para los oídos y ruido blanco para escuchar. Los que tenían vibradores tenían cuatro conectados a cada brazo, que zumbaban cuando se alejaban del punto de equilibrio. Cada participante participó en 40 pruebas, con el objetivo de mantener el dispositivo de rotación lo más cerca posible del punto de equilibrio.

Durante la mitad de las pruebas, el dispositivo de rotación funcionó en un plano de balanceo vertical. Esto se consideró un análogo de la Tierra porque los participantes podían usar sus señales gravitacionales naturales para orientarse. Durante la segunda mitad, que sirvió como analogía para los vuelos espaciales, el dispositivo de rotación funcionó en un plano de balanceo horizontal, donde estas señales gravitacionales ya no podían ayudar.

Después de cada bloque de pruebas, se pidió a los participantes que calificaran qué tan desorientados se sentían y cuánto confiaban en los vibradores. Los científicos midieron su éxito observando la frecuencia con la que se estrellaban y lo bien que controlaban su equilibrio.

Al infinito y más allá

Todos los grupos estaban inicialmente desorientados en el análogo del vuelo espacial. Los científicos esperaban esto porque los participantes no podían confiar en las señales gravitacionales naturales que utilizan habitualmente. Casi todos los participantes dijeron que confiaban en los vibradores, pero también informaron confusión debido a conflictos entre sus señales internas y los vibradores.

Sin embargo, los participantes que usaron vibradores obtuvieron mejores resultados que aquellos que solo recibieron entrenamiento. El grupo que solo entrenaba se estrellaba con más frecuencia, se movía más alrededor del punto de equilibrio y se desestabilizaba accidentalmente con más frecuencia. Sin embargo, recibir la formación ayudó. A medida que continuaron las pruebas, el grupo que recibió entrenamiento y vibradores tuvo el mejor desempeño.

Sin embargo, incluso con entrenamiento, los participantes no obtuvieron tan buenos resultados como en el análogo terrestre. Puede ser que necesitaran más tiempo para integrar las señales de los vibradores, o que el zumbido de los vibradores no haya emitido una señal de peligro lo suficientemente fuerte.

«La confianza cognitiva de un piloto en este dispositivo externo probablemente no será suficiente», dijo Vimal. “En cambio, la confianza debe estar en un nivel más profundo, casi subcognitivo. Para lograrlo será necesaria una formación especializada.

Si los sensores tienen éxito en más pruebas, dicen los científicos, las posibles aplicaciones para los vuelos espaciales son numerosas: desde ayudar a los astronautas a aterrizar de forma segura en la superficie de un planeta hasta ayudarlos cuando salen de un vehículo al espacio.

Referencia: “Retroalimentación vibrotáctil como contramedida para la desorientación espacial” por Vivekanand Pandey Vimal, Alexander Sacha Panic, James R. Lackner y Paul DiZio, 3 de noviembre de 2023. Fronteras de la fisiología.
DOI: 10.3389/fphys.2023.1249962