Los programas de entrenamiento especializados que utilizan dispositivos de mejora sensorial pueden evitar que los astronautas se desorienten en el espacio.

Massachusetts: al aterrizar en un tejado luna, astronautas Pueden desorientarse espacialmente, que es cuando pierden el sentido de la dirección y es posible que no puedan distinguir en qué dirección está arriba. Esta confusión puede provocar accidentes mortales.
Incluso en tierra, entre 1993 y 2013, la desorientación espacial provocó la pérdida de 65 aviones, 2.320 millones de dólares en daños y 101 muertes en Estados Unidos.
¿Podría la tecnología portátil mejorar los sentidos de los astronautas y permitirles superar sus limitaciones? Sensores biológicos? ¿Qué tipo de entrenamiento podría construir un vínculo más profundo entre el astronauta y la tecnología portátil, de modo que los astronautas puedan confiar en la tecnología cuando no pueden confiar en sus sentidos?
Soy científico investigador en el Laboratorio de Orientación Espacial Ashton Graybeal de la Universidad Brandeis. Con mis colegas, Alexander Panek, James Lackner y Paul Desio, estudio la mejora sensorial y la desorientación espacial, que es cuando los astronautas y pilotos pierden la noción de hacia dónde van.
En una investigación publicada en noviembre de 2023 en la revista Frontiers in Physiology, determinamos si los vibradores (pequeños dispositivos vibratorios colocados sobre la piel) podrían mejorar el rendimiento de los participantes que fueron colocados en una situación desorientadora que simulaba un vuelo espacial. También analizamos qué tipo de formación podría mejorar la comunicación entre humanos y máquinas.
Los vibradores transmiten información a través de los receptores táctiles del sistema somatosensorial en lugar del sistema visual. Anteriormente ayudaron a pilotos a pilotar helicópteros y aviones.
Cuando los pilotos están desorientados, su sistema visual suele verse abrumado por la información. Los vibradores pueden ayudar porque envían señales táctiles en lugar de señales visuales.
Crea un caso analógico para vuelos espaciales.
En nuestro primer experimento, queríamos ver si el uso de vibradores mejoraría la capacidad de un participante para estabilizarse en una situación incómoda de vuelo espacial.
Conectamos a los participantes a una máquina giroscópica de múltiples ejes, una máquina que contenía una silla que estaba programada para comportarse como un péndulo invertido. Como un lápiz que cae hacia la izquierda o hacia la derecha cuando intentas equilibrarlo con la punta del dedo, un giroscopio multieje se inclina hacia la izquierda o hacia la derecha. Los participantes utilizaron un joystick para intentar mantener el equilibrio y mantener la silla en posición vertical.
Vendamos los ojos a los participantes porque la desorientación espacial a menudo ocurre cuando los pilotos no pueden ver, como cuando vuelan de noche o a través de nubes.
En la Tierra, pequeños órganos en el oído interno llamados otolitos ayudan a las personas a mantener el equilibrio al detectar qué tan lejos se inclina el cuerpo de una posición vertical, también llamada gravedad vertical. en espacio Especialmente durante los cambios gravitacionales, como durante el aterrizaje en un planeta o en la Luna, la información gravitacional detectada por los otolitos es muy diferente a la de la Tierra. Esto puede causar confusión.
Además, los vuelos espaciales de larga duración cambiarán la forma en que el cerebro interpreta las señales de los otolitos. Esto también puede generar confusión al aterrizar.
En la condición análoga de la Tierra, que pretendía servir como control para comparar con la condición del vuelo espacial que probamos, los participantes se sentaron en el giroscopio multieje y usaron el joystick para estabilizarse alrededor del punto de equilibrio. El punto de equilibrio estaba en posición vertical o en posición gravitacional perpendicular.
Debido a que los otolitos pueden sentir la inclinación de una línea vertical de gravedad, los participantes siempre tuvieron una buena idea de su orientación y la ubicación del punto de equilibrio. Llamamos a este estado el «estado analógico de la Tierra» porque pueden usar señales gravitacionales para hacer el trabajo. Cada participante aprendió esto y mejoró su desempeño con el tiempo.
A continuación, en la condición analógica del vuelo espacial, hicimos que el giroscopio de múltiples ejes empujara a los participantes hacia atrás 90 grados. El punto de equilibrio todavía estaba en el centro y el giroscopio de múltiples ejes estaba programado para inclinarse hacia la izquierda o hacia la derecha mientras los participantes estaban boca arriba.
En el caso de la Tierra, el punto de equilibrio estaba alineado con el eje vertical, por lo que era fácil utilizar otolitos para determinar su inclinación. Sin embargo, en la condición de vuelo espacial, los participantes ya no estaban inclinados con respecto a la columna de gravedad, porque siempre estaban boca arriba. Entonces, aunque el punto de equilibrio que intentaban encontrar era el mismo, ya no podían usar la gravedad para determinar qué tan lejos estaban inclinados del punto de equilibrio.
Asimismo, los astronautas tienen señales gravitacionales mínimas cuando aterrizan inicialmente. En el caso de nuestros vuelos espaciales, los participantes mostraron un rendimiento muy pobre y tuvieron altas tasas de pérdida de control.
Para cada uno de los trece participantes del grupo experimental, colocamos cuatro vibradores en cada brazo. Cuanto más lejos esté el participante del punto de equilibrio, más vibrarán los vibradores del mismo lado.
Descubrimos que la retroalimentación vibratoria ayudó con el desempeño en la desorientación de los vuelos espaciales. Pero también provocó una sensación de discrepancia entre la percepción falsa del participante sobre su orientación y su orientación real, como lo indicaron los agitadores.
Debido a este conflicto, los participantes en la condición de vuelo espacial no se desempeñaron tan bien como en la condición de la Tierra.
Sorprendentemente, incluso saber que estaban confundidos y reportar altos niveles de confianza en los agitadores no fue suficiente para permitir que las personas continuaran aprendiendo y mejorando su desempeño. Esto sugiere que la confianza cognitiva, o su nivel de confianza autoinformado, puede diferir de la confianza a nivel visceral, y la confianza cognitiva por sí sola no garantiza que las personas puedan depender de los agitadores cuando estén desorientadas.
Construyendo un vínculo entre el ser humano y el dispositivo
Investigaciones anteriores en el campo de la sustitución sensorial han descubierto que permitir a los participantes explorar y jugar libremente con el dispositivo durante el entrenamiento crea un vínculo entre el ser humano y el dispositivo.
En nuestro primer experimento, les dimos a los participantes tiempo para explorar cómo funcionaba el dispositivo. Les dimos 40 minutos para explorar la retroalimentación vibratoria en el estado terrestre el día antes de probarlos en condiciones de vuelo espacial. Si bien esto ayudó a los participantes a desempeñarse mejor que aquellos que no tenían vibradores, sus mejoras fueron modestas y estos participantes no mostraron ninguna mejora adicional en el rendimiento después de 40 minutos en condiciones de vuelo espacial.
Entonces, ¿por qué esta exploración libre no fue suficiente para nuestro caso de prueba pero sí para otros experimentos? Una razón puede ser que la mayoría de los estudios previos sobre refuerzo sensorial han tenido entrenamiento y pruebas realizadas en el mismo entorno. Sin embargo, es probable que los astronautas reciban su entrenamiento en la Tierra antes de estar en el espacio, donde su información sensorial será muy diferente.
Para determinar si la capacitación especializada podría conducir a mejores resultados, sometimos a otro grupo de participantes a través de un programa de capacitación.
Los participantes pasaron el primer día en el modo analógico de suelo, donde tuvieron que estabilizarse mientras buscaban puntos de equilibrio ocultos que fueran diferentes del modo vertical o de gravedad. Para encontrar el punto de equilibrio oculto, tuvieron que liberar su deseo de ajustarse al status quo y centrarse en los agitadores, que indican la ubicación del punto de equilibrio.
Cuando este grupo fue probado el segundo día en la condición analógica de vuelo espacial, se desempeñaron mucho mejor que el grupo que tenía los agitadores pero no recibió el programa de entrenamiento. Nuestros hallazgos sugieren que la simple exposición a dispositivos de mejora sensorial no será suficiente entrenamiento para que los astronautas confíen en el dispositivo cuando no pueden confiar en sus sentidos.
Además, la confianza cognitiva en el dispositivo puede no ser suficiente para garantizar la confianza en él. En cambio, los astronautas necesitarán un entrenamiento especializado que requiera desconectarse de un sentido y centrarse en la retroalimentación del dispositivo.