Qué es la tecnología vibrotáctil y por qué podría revolucionar la exploración espacial

Los vuelos espaciales de larga duración plantean muchos factores estresantes fisiológicos en los astronautas, haciéndolos más susceptibles a la desorientación espacial. Su cantidad y su impacto potencial son especialmente graves durante las transiciones gravitacionales, como cuando aterrizan en la superficie de un planeta o la Luna, donde no tienen acceso a señales gravitacionales familiares y experimentan adaptaciones sensomotoras previas a condiciones de ingravidez.

La desorientación espacial puede ocurrir en muchas circunstancias, incluso cuando hay una percepción inexacta o atenuada de la posición, el movimiento o la actitud. Además de los factores estresantes únicos de los vuelos espaciales, como las transiciones gravitacionales y el reponderamiento sensorial, algunas causas comunes de desorientación espacial compartidas entre los vuelos espaciales y la aviación incluyen información sensorial inexacta y falta de coincidencia entre diferentes sistemas sensoriales.

Entre 1993 y 2013, la desorientación espacial provocó 101 muertes. Pero ahora, unos dispositivos portátiles que vibran para dar señales de orientación pueden provocar que los vuelos espaciales sean ligeramente más seguros. Los viajes de larga duración hacen que los astronautas sean muy susceptibles a la desorientación espacial.

Cuando un astronauta está desorientado ya no podrá confiar en sus propios sensores internos de los que ha dependido durante toda su vida, es por eso que la investigación publicada en Frontiers in Physiology se realizó mediante la privación sensorial.

En este estado, un dispositivo de rotación de múltiples ejes probó sus vibrotactores en vuelos espaciales simulados, por lo que los sentidos en los que normalmente confiarían los participantes fueron inútiles. Entonces, ¿podrían los vibrotactores corregir las señales engañosas que los participantes recibirían de sus sistemas, y se podría entrenar a los participantes para que confiaran en ellos?

Para intentar responder a esa pregunta, 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 utilizaron ambos. A todos 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 en que les enseñaron a desconectarse de su sentido vestibular, sistema que se encuentra dentro del oído interno y se encarga de mantener el equilibrio y la postura, coordinar los movimientos del cuerpo y la cabeza y fijar la mirada en un punto del espacio, para 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 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 sujeto 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 las personas que calificaran qué tan desorientados se sentían y cuánto confiaban en los vibrotactores. Además, midieron su éxito observando la frecuencia con la que se estrellaban y lo bien que controlaban su equilibrio.

Todos los grupos estaban inicialmente desorientados y esto era esperado porque no podían confiar en las señales gravitacionales naturales que utilizan habitualmente. Casi todos los participantes informaron que confiaban en los vibrotactores, pero también revelaron confusión por conflictos entre sus señales internas y los vibrotactores.

Los participantes que usaron los dispositivos aún obtuvieron mejores resultados que aquellos que solo recibieron entrenamiento. El grupo que solo se capacitó 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 formación previa, los participantes no se desempeñaron tan bien como en la Tierra. Es posible que hayan necesitado más tiempo para integrar las señales de los vibrotactores, o que su zumbido no haya dado una señal de peligro lo suficientemente fuerte.

La confianza cognitiva del piloto en este dispositivo externo probablemente no será suficiente. 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, las posibles aplicaciones para los vuelos espaciales serán 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.

*Vivekanand P. Vimal es el autor principal del estudio, quien se desempeña como investigador científico en el Laboratorio de Orientación Espacial Ashton Graybiel, Universidad Brandeis, Waltham, MA, Estados Unidos.