_ O evaluare a realității augmentate conceput pentru a testa adaptarea astronauților la schimbările gravitaționale

Atunci când trec de la microgravitația unei nave spațiale la mediul bogat în gravitație al Lunii sau Marte, astronauții întâmpină deficite în funcțiile perceptive și motorii. Sistemul vestibular din urechea internă, care detectează poziția și mișcarea capului, trebuie să se adapteze pentru a reinterpreta noile indicii gravitaționale.

O echipă condusă de Universitatea din Michigan, inclusiv cercetători de la Universitatea din Colorado, Boulder, Bioastronautics. Laboratorul și Laboratorul de neuroștiință al NASA de la Centrul Spațial Johnson au dezvoltat o sarcină de atingere multidirecțională administrată în realitate augmentată (AR) pentru a detecta deficiențe senzoriomotorii similare cu cele observate la astronauți după zborul în spațiu.

Rezultatele, publicate în Aerospace Medicine și Performanța umană, ar putea sprijini deciziile privind operațiunile misiunii, stabilind când astronauții sunt capabili să îndeplinească sarcini care necesită o coordonare deplină, cum ar fi pilotarea vehiculelor sau operarea altor sisteme complexe.

Testele de teren pentru a evalua deficiența senzoriomotorie au fost efectuate anterior asupra întoarcerea membrilor echipajului Stației Spațiale Internaționale pe Pământ. Majoritatea echipajului și-a recuperat complet capacitatea de a efectua teste de coordonare vestibulară în două până la patru zile de la aterizare. Cu toate acestea, membrii echipajului au primit tratament intensiv de la specialiști în forță, condiționare și reabilitare în timpul recuperării.

Când fac tranziții gravitaționale către destinații dincolo de Pământ, astronauții vor avea nevoie de o metodă pentru a testa recuperarea în spațiul limitat al navei lor spațiale. fără asistența experților.

„Spațiul este într-adevăr un tip de telesănătate în care trebuie să luăm decizii fără prezența experților. Instrumentele care să sprijine această luare a deciziilor pot eficientiza viitoarele misiuni spațiale și pot ajuta la reducerea riscurilor. ”, a spus Leia Stirling, coautor al lucrării și profesor asociat de inginerie industrială și operațională și robotică la Universitatea din Michigan.

Echipa de cercetare a dezvoltat o sarcină de coordonare ochi-mână, vizualizată prin AR. ochelari, ca soluție ușoară și conștientă de spațiu. Acest format permite urmărirea mâinilor și ochilor, permițând în același timp utilizatorilor să-și vadă mediul înconjurător, împreună cu informațiile perceptive generate de computer.

AR facilitează dezvoltarea de evaluări personalizate, adaptând sarcinile funcționale pentru a îndeplini cerințele misiunii sau nevoile individuale ale echipajului. Folosind senzori încorporați, aceste evaluări bazate pe AR urmăresc și analizează coordonarea ochi-mână a astronauților, cinematica capului și valorile de performanță specifice sarcinii, oferind informații valoroase despre capacitățile lor senzorio-motorii.

„Date de la AR. evaluările permit feedback-ul direcționat și crearea de programe sau contramăsuri personalizate de reabilitare”, a spus Hannah Weiss, coautor al lucrării și absolvent de doctorat de la Universitatea din Michigan.

Sarcina de coordonare ochi-mână cuprinde 16 ținte — adaptat de la un standard de interacțiune om-calculator stabilit — proiectat holografic în spațiul fizic al utilizatorului și aranjat într-o matrice circulară echidistant. Scopul este de a atinge țintele cât mai repede și mai precis posibil într-o secvență predeterminată.

Pentru a testa impactul perturbării vestibulare asupra acestei sarcini, cercetătorii au aplicat stimularea electrică proceselor mastoide ale participanților la studiu, doar în spatele urechii, pentru a le perturba senzația de mișcare. Pe baza mișcării de balansare a participanților, afectarea vestibulară rezultată a simulat dezorientarea vestibulară pe care astronauții ar experimenta între una și patru ore după zbor.

Atât viteza, cât și precizia atingerii țintelor au scăzut după stimularea vestibulară, ceea ce indică faptul că acest tip de afectare poate împiedica capacitatea unui echipaj de a obține locații cunoscute ale țintei în timp ce se află într-o postură statică în picioare. Accelerațiile liniare ale capului au crescut, de asemenea, indicând că încercarea de a menține echilibrul a interferat cu performanța acestora.

Eforturile viitoare de cercetare vor explora sarcini de echilibru și mobilitate pentru a completa această evaluare a coordonării ochi-mână pentru a oferi o imagine mai clară a ajustării unui astronaut. la gravitația locală. Înainte de implementare, determinarea pragurilor de pregătire va fi, de asemenea, necesară pentru a ghida deciziile. Weiss, acum inginer de cercetare a factorilor umani la NASA Johnson Space Center, extinde această activitate pentru a sprijini testarea astronauților.

„Vom testa această sarcină în microgravitație printr-un program la Aurelia Aerospace care le permite studenților să efectueze studii de microgravitație simulată folosind zborul parabolic”, a spus Sitrling.

„Provocările senzoriomotorii prezintă riscuri majore pentru membrii echipajului și ne străduim să folosim stimularea vestibulară electrică pentru a instrui astronauții să opereze în aceste stări afectate înainte de zborul spațial. pentru a-și îmbunătăți rezultatele”, a spus Aaron Allred, primul autor al lucrării și doctorand la Bioastronautică la Universitatea din Colorado Boulder.

„Aici, pe Pământ, evaluările și paradigmele de afectare pe care le dezvoltăm ar putea informa îngrijirea pacientului prin telesănătate, cum ar fi cei care suferă de pierderi vestibulare odată cu vârsta”, a adăugat Allred.

(Fluierul)