Evaluación operativa de una contramedida fótica para mejorar el estado de alerta, el rendimiento y el estado de ánimo durante el trabajo nocturno en una misión de exploración humana simulada de 105 días a Marte (Mars 105)

El éxito de las misiones de expedición humana depende críticamente de la capacidad de la tripulación para estar alerta y mantener altos niveles de función cognitiva mientras opera equipos técnicos complejos. La salud, el rendimiento y la seguridad humanos óptimos durante los vuelos espaciales requieren suficiente sueño y sincronía entre el marcapasos circadiano, que regula el momento del sueño, la función endocrina, el estado de alerta y el rendimiento, y el momento del horario impuesto de sueño y vigilia.

Se requerirá que los miembros de la tripulación del estudio de simulación de 105 días trabajen un turno de noche cada seis noches. Es probable que este horario resulte en pérdida de sueño y desalineación circadiana, especialmente cuando las condiciones de iluminación son similares a las que experimentan los miembros de la tripulación durante los vuelos espaciales. Los controladores de misión externos trabajarán en turnos de 24 horas, lo que también provocará pérdida de sueño y desalineación circadiana.

Ha sido bien documentado en estudios de laboratorio y de campo que tanto trabajar en el turno de noche como en turnos de larga duración da como resultado una disminución del estado de alerta, el rendimiento y el estado de ánimo. Además de los efectos negativos que el trabajo por turnos de noche tiene sobre el estado de alerta, el rendimiento y el estado de ánimo, el trabajo por turnos provoca importantes problemas de salud a corto y largo plazo. Los trabajadores por turnos, en particular los trabajadores del turno de noche que invierten su horario normal de sueño/vigilia, sufren por varias razones. En primer lugar, sus ritmos circadianos endógenos y el horario impuesto de sueño/trabajo suelen estar desfasados. Esto es similar a la experiencia del jet lag. Sin embargo, mientras que las señales ambientales (por ejemplo, el amanecer, el atardecer, el horario de las comidas y el sueño) permiten a los viajeros adaptarse rápidamente a una nueva zona horaria, los miembros de la tripulación en la simulación de 105 días no podrán hacerlo porque solo pasarán una noche. de cada cinco trabajando. Cuando se trabaja en el turno de noche, el horario de las comidas, el trabajo y el sueño estará desfasado con respecto a la fase normal del sistema de sincronización circadiana. La ingestión de comidas en una fase circadiana inapropiada da como resultado un metabolismo alterado, probablemente la base de los problemas gastrointestinales y metabólicos experimentados por los trabajadores por turnos. En segundo lugar, esta desalineación circadiana conduce a una pérdida sustancial de la eficiencia del sueño durante el período de sueño (diurno), además de los obstáculos ambientales para dormir (p. ej., ruido, luz, otros miembros de la tripulación). En tercer lugar, la desalineación de la fase circadiana junto con la pérdida de sueño dará como resultado un deterioro del estado de alerta y un deterioro del rendimiento durante la noche. Dado que estos efectos adversos son particularmente agudos en la primera noche de trabajo, el plan para los miembros de la tripulación de la misión Mars 105 de trabajar en el turno de medianoche cada sexta noche los someterá repetidamente a las deficiencias en el desempeño asociadas con la desalineación circadiana aguda y la privación aguda del sueño.

Contramedida de iluminación. Nuestro grupo de la Escuela de Medicina de Harvard ha desarrollado y probado con éxito contramedidas fóticas eficaces para aliviar la desalineación circadiana y mejorar el estado de alerta, el rendimiento y el estado de ánimo en los trabajadores del turno de noche. La contramedida más efectiva para la alineación circadiana es una luz lo suficientemente intensa y en el momento adecuado. La luz también mejora notablemente el estado de alerta, el rendimiento y el estado de ánimo. Más recientemente, se ha informado que la luz de longitud de onda corta ha demostrado ser más eficaz tanto para restablecer los ritmos circadianos como para mejorar de forma aguda el rendimiento durante el trabajo nocturno a través de la supresión previa de la hormona soporífera melatonina.

Estas contramedidas fóticas se han probado en sujetos individuales que viven en simulaciones de laboratorio (nivel de preparación de contramedidas/nivel de preparación tecnológica 7; evaluación con sujetos humanos en un laboratorio controlado que simula un entorno operativo de vuelo espacial). El siguiente paso crítico es evaluar nuestras contramedidas en una simulación operativa de vuelo espacial que incluye el estudio de la interacción entre los miembros de la tripulación en una simulación de alta fidelidad (nivel de preparación de contramedidas/nivel de preparación tecnológica 8; validación con sujetos humanos en vuelos espaciales operativos reales para demostrar eficacia y factibilidad operativa).

El sueño adecuado y la alineación circadiana son fundamentales para mantener la salud y el rendimiento de los miembros de la tripulación de la misión de expedición. La prueba de la contramedida de iluminación desarrollada en un entorno operativo de alta fidelidad que imita las condiciones de una futura misión de expedición (por ejemplo, a Marte) es fundamental para garantizar la preparación de la contramedida y reducir el riesgo de errores de desempeño humano debido a factores relacionados con la interrupción circadiana, el sueño pérdida y fatiga. El desarrollo y las pruebas de esta contramedida fótica para los controladores de misión que trabajan en turnos de 24 horas garantizarán aún más el éxito de las futuras misiones de expedición de larga duración.