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

Perder el sentido de dónde se encuentra puede ser bastante fatal para los pilotos de aviones: 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 corregirse cuando ya no se puede confiar en sus percepciones.

El cielo ya no es el límite, pero emprender el vuelo es peligroso. Al abandonar la superficie de la Tierra, perdemos muchas de las señales que necesitamos para orientarnos, y esa desorientación espacial puede ser mortal. Los astronautas normalmente necesitan un entrenamiento intensivo para protegerse contra ello. Sin embargo, los científicos han descubierto ahora que los dispositivos portátiles que vibran para dar señales de orientación pueden aumentar significativamente la eficacia de este entrenamiento, 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”, dijo el Dr. Vivekanand P. Vimal de la Universidad Brandeis en Estados Unidos, autor principal del artículo en Fronteras en fisiología. “Cuando un astronauta está desorientado ya no podrá confiar en sus propios sensores internos de los que ha dependido durante toda su vida”.

Diseño experimental y hallazgos

Los investigadores utilizaron privación sensorial y un dispositivo de rotación de múltiples ejes para probar sus vibrotactores en vuelos espaciales simulados, por lo que los sentidos en los que normalmente confiarían los participantes fueron inútiles. ¿Podrían los vibrotactores corregir las señales engañosas que los participantes recibirían de sus sistemas vestibulares, 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 vibrotactores 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 que lo controlara 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 la búsqueda de puntos de equilibrio ocultos que no estaban en posición vertical, lo que significaba que los participantes tenían que ignorar su deseo de alinearse en posición vertical 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 vibrotactores tenían cuatro atados 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 actuó como un vuelo espacial análogo, el dispositivo de rotación operó en un plano de balanceo horizontal donde esas 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 vibrotactores. Los científicos midieron su éxito observando la frecuencia con la que se estrellaban y lo bien que controlaban su equilibrio.

Hasta el 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 informaron que confiaban en los vibrotactores, pero también informaron confusión por conflictos entre sus señales internas y los vibrotactores.

Los participantes que usaron vibrotactores aún obtuvieron mejores resultados que aquellos que solo recibieron entrenamiento. El grupo que solo entrenaba chocaba con más frecuencia, se movía más alrededor del punto de equilibrio y se desestabilizaba accidentalmente con más frecuencia. Sin embargo, recibir la capacitación ayudó. A medida que continuaron las pruebas, el grupo que recibió entrenamiento y vibrotactores obtuvo mejores resultados.

Sin embargo, incluso con entrenamiento, los participantes no se desempeñaron tan bien como en el análogo de la Tierra. Es posible que hayan necesitado más tiempo para integrar las señales de los vibrotactores, o que el zumbido de los vibrotactores no haya dado una señal de peligro lo suficientemente fuerte.

“La confianza cognitiva del piloto en este dispositivo externo probablemente no será suficiente”, afirmó Vimal. “En cambio, la confianza tiene que estar en un nivel más profundo, casi subcognitivo. Para lograrlo, será necesaria una formación especializada”.

Si los sensores tienen éxito en pruebas más extensas, dijeron los científicos, las posibles aplicaciones para los vuelos espaciales son muchas: desde ayudar a los astronautas a aterrizar de forma segura en la superficie de un planeta hasta apoyarlos mientras se mueven fuera de un vehículo en el 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 en fisiología.
DOI: 10.3389/fphys.2023.1249962