Personalizovaná platforma pro optimalizaci výkonu (P-POP)

1. Pozadí a význam

   Posádky budoucích misí pro průzkum vesmíru se budou muset vyrovnat s širokou škálou stresorů, které představují významné výzvy pro udržení optimálního výkonu. Posádky budou muset pracovat za podmínek vysokého pracovního vytížení, sníženého spánku a cirkadiánní dysregulace, omezené smyslové stimulaci, uvěznění a prodloužené oddělení od rodiny a přátel [5] a komunikace je zpožďuje od interakce v reálném čase s pozemní podporou, což může být zvláště kritické v případě nouze. Tyto faktory představují významná rizika pro optimální kognitivní/behaviorální fungování a výkon, napříč jednotlivci a týmy, a takové výzvy se zvýší pouze kritičnost, protože průzkum člověka se pohybuje za oběžnou dráhu Země k cílům, jako je Měsíc a Mars.

   Abychom pomohli zmírnit tato rizika, Massachusetts General Hospital spolu s spolupracovníky v Massachusetts Institute of Technology prozkoumá novou, personalizovanou a škálovatelnou technologii platformy s uzavřenou smyčkou pro palubní behaviorální zdraví-jeden, který přizpůsobuje místní pracovní prostředí jednotlivce, aby optimalizoval výkon, založený na biosenzoru.

   Protiopatření (CMS) za účelem udržení/zlepšení výkonu Předpoklad této navrhované práce dynamicky upravuje místní prostředí jednotlivce, aby pomohl optimalizovat výkon. Protože video displeje vyžadují složitou elektroniku, která nemusí fungovat v hlubokém prostoru, prozkoumáme následující protiopatření bez videa (CMS).

   Sluchová stimulace: Akustické narážky jsou běžné v systémech biofeedbacku, přičemž pípnutí a zvonkohry jsou často používány k tomu, aby se spustily přesměrování pozornosti. Jiné zvukové narážky včetně přírodních zvuků, jako je tekoucí voda nebo dokonce hudba, také vyvolávají výkonnostní fyziologické reakce, včetně předvídatelných změn v měřeních vzrušení, jako je srdeční frekvence a EDA. Ukázalo se, že základní rytmus hudby mění vzrušení, přičemž různé modulace podporují relaxaci nebo zvýšenou pozornost. Předchozí práce také naznačuje, že hudba může ovlivnit složitý výkon úkolu (např. Řízení) a může měnit učení studentů prostřednictvím jeho zprostředkovatelských účinků na vzrušení a bdělost.

   Haptická stimulace: Vibrace, dotyk nebo elektrická stimulace haptická zpětná vazba-může být podávána prostřednictvím jednotlivců nebo koordinovaných polí pohonů. Předchozí výzkum ukazuje, že umístění těla vibraktivního zařízení může určit stimulační účinnost, přičemž oblasti zad, krku a zápěstí/předloktí představují zvláště citlivá místa pro varování na tlaku a vibrace. Rytmus, drsnost, intenzita a frekvence lze také změnit optimalizující návrh vibrotaktilního displeje. Takové haptické narážky se již dříve ukázaly jako účinné při přesměrování pozornosti na podporu zapojení uživatelů během úkolu a zlepšení koordinovaného motorického výkonu (např. Ambulace a posturální houpání).

   Stimulace světla: Jas osvětlení, intenzita a barva zpracování informací o všech informacích. Například chronobiologický vliv modrého světla jako cirkadiánního kardiostimulátoru byl dobře zavedený. Ukázalo se, že zvyšování jasu světla podporuje bdělost a barva může silně ovlivnit bdělost a také náladu / emoční zpracování, přičemž určité barvy (např. Zelená) jsou užitečné při modulaci autonomního vzrušení. Frekvence blikání světla může také ovlivnit behaviorální výkon, přičemž lehké blikání 40 Hz podporuje zvýšenou pozornost/vzrušení a blikání 10 Hz podporuje snížené vzrušení.

   Mezery v znalostech: Výše ​​uvedená předchozí zjištění ukazují, že modulace sluchových, haptických a světelných podnětů mohou přinést spolehlivé změny v neurokognitivním a psychologickém stavu (např. Vzrušení, pozornost) související s výkonem. Byla však provedena omezená práce pro navázání přímého propojení mezi environmentálními zvětšeními a změnami výkonu a nejsme si vědomi žádných studií, které se konkrétně zaměřují na operačně relevantní (tj. Složitou úkol) chování.

   Účel: Účelem studie je prozkoumat, zda můžeme spolehlivě detekovat, měřit a poskytovat zpětnou vazbu uživatelům, aby optimalizovali jejich kognitivní stavy pomocí nositelných zařízení, která měří jejich mozkovou aktivitu a jiné fyziologické signály, s cílem zlepšit výkon behaviorálního úkolu.

   Koncové body studie: Změna úrovně výkonu uživatele (vylepšení nebo deníky) při provádění experimentálních úkolů.

   Struktura studie: Tyto studie budou prováděny na MIT-což je subdodavatelský subdodavatel pod cenou MGH (= Prime) od NASA (Prime PI = DR. Gary Strangman)-Podle vyšetřovatelů MIT s podporou návrhu a analýzy vyšetřovatelů MGH. Všechna data shromážděná de-identifikovaná, kódovaná formulář pouze bude přenášena Dr. Strangmanovi na MGH (prostřednictvím Secure Transfer.partners.org) Pro další analýzu a pro implementaci požadovaných sdílení dat zpět do NASA. Personál MGH nebude mít přístup k kódovacímu klíči.

2. Konkrétní cíle a cíle

Naším celkovým cílem je prozkoumat, zda můžeme (1) spolehlivě měřit fyziologické signály k detekci kognitivních stavů člověka, jako je pozornost, únava, kognitivní zátěž a stres, a (2) poskytovat uživateli zpětnou vazbu, abychom pomohli zlepšit stavy chování, dotazníky a celkový výkon uživatelů.

Kvantifikujeme změny výkonu spojené s jednoduchými senzorickými manipulacemi v kognitivních úkolech i úkolech, které jsou relevantní pro operace kosmického letu. Úkoly budou zahrnovat baterii kognitivních testů a úkoly, které jsou pro NASA provozně relevantní. Manipulace s životním prostředí se budou snažit udržet optimální pozornost, angažovanost, kognitivní zatížení a bdělost, jak je hodnoceno psychofyziologickými podpisy.

Cíl 1: Posoudit změny chování spojené s manipulacemi založenými na sluchátkách. Cíl 2: Posoudit změny chování spojené s manipulacemi založenými na haptice. Cíl 3: Posoudit změny chování spojené s manipulacemi založenými na světle.

Hypotézy: Pro každý cíl předpokládáme, že osobní modulace životního prostředí našeho P-PoP (např. Zvuk, haptiky, světlo) přinese významná zlepšení kognitivního a provozního výkonu jednotlivců.