Un viaje a Marte no será fácil y hay una serie de problemas que deben resolverse antes de irnos. Un problema interesante es cómo monitoreamos a los propios astronautas. Por supuesto, es fácil controlar su frecuencia cardíaca y presión arterial, pero, ¿es posible monitorear lo que sucede dentro de sus cabezas?

Un reciente equipo de investigación en neurociencia canadiense pasó siete días en Mars Habitat (the Hab) en Hawaii Space Exploration Analog and Simulation (HI-SEAS) en una misión simulada tratando de abordar ese problema exacto:desarrollar una capacidad para monitorear la salud del cerebro y rendimiento en tiempo real.

Usando electroencefalografía móvil (EEG) para medir ondas cerebrales, pudimos monitorear exitosamente cinco aspectos diferentes de la función cognitiva del cerebro:percepción, atención, memoria, aprendizaje y toma de decisiones. También pudimos observar déficits en la función cerebral provocados por el estrés, depresión y fatiga cognitiva.

Como investigador principal del Laboratorio de Neurociencia Teórica y Aplicada de la Universidad de Victoria, Dirijo un equipo de investigación de estudiantes graduados, estudiantes de pregrado y asistentes de investigación. Dos de mis doctores. estudiantes participaron en el proyecto Mars, Chad Williams y Tom Ferguson, junto con dos de mis colegas de otras universidades, el psicólogo experimental Gordon Binsted y el experto en estadística Kent Hecker.

Estudiar el cansancio

En nuestra misión a Marte en HI-SEAS, nuestro objetivo era realizar un seguimiento de la fatiga cognitiva. La fatiga física es cuando nuestros músculos se vuelven adoloridos y experimentamos una falta de energía. La fatiga cognitiva es el análogo mental de eso:cuando nuestro cerebro se cansa y comenzamos a tener déficits en la función neuronal.

Ha quedado claro desde hace algún tiempo que las personas cometen más errores y hay una menor actividad cerebral cuando uno experimenta fatiga cognitiva. El problema de la fatiga cognitiva es simple:¿cómo lo controlamos?

El estándar actual es confiar en el autoinforme, que es claramente inadecuado. En determinadas situaciones, es posible que la persona a la que se le pregunta sobre su estado actual de fatiga cognitiva simplemente no se dé cuenta. Por ejemplo, uno podría imaginarse a un atleta profesional que está mentalmente cansado sin reconocer su fatiga para poder seguir jugando o un cirujano operando cuando está demasiado cansado para hacerlo. En ambos casos, la persona en cuestión podría cometer un error crucial debido a la fatiga cognitiva que podría costar el juego, o peor.

Utilizando la tecnología de EEG móvil, desarrollamos una prueba basada en el cerebro que proporciona una evaluación completa de la salud y el rendimiento del cerebro. Nuestra prueba se basa en potenciales cerebrales relacionados con eventos (ERP), que son las respuestas del cerebro a algo que sucede. Para estudiar los ERP del cerebro, tenemos personas que juegan videojuegos y usamos EEG móvil para medir las respuestas del cerebro a los eventos en estos juegos. En tono rimbombante, los algoritmos que hemos desarrollado combinan estas respuestas de ERP para proporcionar una vista directa de la función cerebral para que podamos cuantificar el estrés, depresión, fatiga cognitiva y una variedad de otros estados neuronales.

Misión simulada

Para probar la validez de nuestro enfoque, Realizamos una misión simulada a Marte de siete días en el hábitat de HI-SEAS. La gente de HI-SEAS se toma estas simulaciones en serio:solo se nos permitió dejar el Hab en trajes espaciales mientras respiramos el aire que se bombeaba a nuestros cascos desde nuestros sistemas de soporte vital de mochila. Solo comíamos alimentos liofilizados. Nuestras comunicaciones con el mundo exterior se retrasaron 20 minutos para simular el tiempo de transmisión desde Marte. Y a pesar de tener que hacer ejercicio durante más de dos horas al día, teníamos ocho minutos de tiempo total de ducha durante la semana.

Para hacer la simulación aún más realista, nuestro día estaba estructurado para reflejar cómo sería la vida durante una misión en Marte. Cada mañana comenzaba con el desayuno y una reunión de equipo para revisar las metas establecidas para el día. Las actividades durante el día dependían de si se le asignó para realizar una actividad extravehicular (EVA) o realizar tareas dentro del Hab. En EVA, exploramos la geología circundante, en particular, los tubos de lava que estaban alrededor del Hab. Si te quedaste dentro del Hab, harías ejercicio, preparar comidas y trabajar en proyectos de investigación. Cada día terminaba con informes de misión que describían lo que habíamos logrado y lo que planeábamos hacer al día siguiente.

Entremezclado con nuestra rutina diaria, nos probamos a nosotros mismos con nuestra evaluación de rendimiento y salud cerebral. Para este proyecto, usamos la diadema de EEG móvil Muse, un auricular EEG disponible en el mercado. Antes de que comenzara nuestro proyecto de Marte, comparamos Muse con un sistema de EEG de grado de investigación médica y pudimos demostrar que Muse era suficiente para medir una señal de EEG de buena calidad.

También trabajamos con Suva Technologies para desarrollar PEER, una aplicación de iOS que midió los datos de ERP que necesitábamos para realizar nuestra evaluación de rendimiento y salud cerebral. Una de las cosas interesantes de la tecnología que hemos desarrollado es que la evaluación completa lleva unos cinco minutos de principio a fin.

Medidas de salud rápidas

Nuestro proyecto de investigación en el hábitat de Marte fue un éxito total:pudimos medir nuestros niveles de fatiga cognitiva. Vimos claros aumentos en la fatiga cognitiva a lo largo de cada día, lo que era de esperar después de una jornada laboral de 16 horas. Sin embargo, aunque solo estuvimos en el Hab durante una semana, también vimos un aumento en la fatiga cognitiva durante los siete días.

Podemos medir la salud y el rendimiento del cerebro de los astronautas en menos de cinco minutos utilizando tecnología EEG móvil, PEER y los algoritmos que hemos desarrollado. Y hemos encontrado otras aplicaciones para nuestra tecnología:podemos medir conmociones cerebrales durante eventos deportivos, examinar la fatiga cognitiva en entornos industriales y médicos, predecir el rendimiento de los atletas en el deporte y, más reciente, rastrear la progresión del deterioro cognitivo leve a la enfermedad de Alzheimer y la demencia.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.