Plate-forme d'optimisation des performances personnalisée (P-POP)

1. Contexte et signification

   Les équipages de futures missions d'exploration spatiale de longue durée devront faire face à un large éventail de facteurs de stress qui présentent des défis importants pour maintenir des performances optimales. Les équipages devront fonctionner dans des conditions de charge de travail élevée, de sommeil réduit et de dérégulation circadienne, de stimulation sensorielle limitée, de confinement et de séparation prolongée de la famille et des amis [5], et la communication des retard les isolant de l'interaction en temps réel avec le soutien au sol, ce qui peut être particulièrement critique en cas d'urgence. Ces facteurs présentent des risques significatifs pour un fonctionnement cognitif / comportemental optimal et des performances, entre les individus et les équipes, et de tels défis ne feront qu'augmenter la criticité à mesure que l'exploration humaine dépasse l'orbite de la Terre vers des cibles telles que la Lune et Mars.

   Pour aider à atténuer ces risques, le Massachusetts General Hospital, ainsi que des collaborateurs du Massachusetts Institute of Technology, étudieront une nouvelle technologie de plate-forme en boucle fermée, personnalisée et évolutive, pour la gestion de la santé comportementale intégrée, ce qui adapte l'environnement de travail local d'un individu pour optimiser les performances, en fonction de la rétroaction du biosenseur.

   Les contre-mesures (CMS) pour maintenir / améliorer les performances La prémisse de ce travail proposé modifie dynamiquement l'environnement local d'un individu pour aider à optimiser les performances. Étant donné que les écrans vidéo nécessitent une électronique complexe qui peut ne pas fonctionner dans l'espace profond, nous étudierons les contre-mesures non vidéo suivantes (CMS).

   Stimulation auditive: les indices acoustiques sont courants dans les systèmes biofeedback, avec des bips et des carillons souvent utilisés pour aider à déclencher une redirection attentionnelle. D'autres indices sonores, y compris des sons naturels, comme de l'eau qui coule, ou même la musique-CAN induisent également les réponses physiologiques de la performance, y compris les changements prévisibles dans les mesures liées à l'excitation telles que la fréquence cardiaque et l'EDA. Il a été démontré que le rythme sous-jacent de la musique modifie l'excitation, avec différentes modulations favorisant la relaxation ou l'attention accrue. Des travaux antérieurs suggèrent également que la musique peut avoir un impact sur les performances complexes des tâches (par exemple, la conduite) et peut modifier l'apprentissage des élèves, grâce à ses effets de médiation sur l'excitation et la vigilance.

   Stimulation haptique: rétroaction haptique-vibration, toucher ou stimulation électrique-CAN CAN est administrée par des tableaux individuels ou coordonnés d'actionneurs. Des recherches antérieures montrent que l'emplacement corporel d'un dispositif vibrotactile peut déterminer l'efficacité de la stimulation, avec les zones du dos, du cou et du poignet / avant-bras présentant des sites particulièrement sensibles pour une alerte basée sur la pression et les vibrations. Le rythme, la rugosité, l'intensité et la fréquence peuvent également être modifiés Optimiser la conception d'affichage vibrotactile. De tels indices haptiques se sont déjà révélés efficaces pour rediriger l'attention vers la promotion de l'engagement des utilisateurs pendant une tâche, ainsi que dans l'amélioration des performances motrices coordonnées (par exemple, l'ambulation et le balancement postural).

   Stimulation lumineuse: luminosité de l'éclairage, intensité et couleur qui ont un impact sur le traitement de l'information. L'influence chronobiologique de la lumière bleue en tant que stimulateur cardiaque circadien, par exemple, a été bien établie. Il a été démontré que l'augmentation de la luminosité de la lumière favorise la vigilance, et la couleur peut fortement influencer la vigilance ainsi que le traitement de l'humeur / émotionnel, certaines couleurs (par exemple, vert) étant utiles dans la modulation de l'excitation autonome. La fréquence des scintillements légers peut également affecter les performances comportementales, avec un scintillement léger à 40 Hz, soutenant une attention / excitation accrue, et le soudage à 10 Hz soutenant l'excitation réduite.

   Les lacunes de connaissances: les résultats antérieurs ci-dessus démontrent que les modulations de stimuli auditive, haptique et légers peuvent chacun produire des changements fiables dans l'état neurocognitif et psychologique (par exemple, l'excitation, l'attention) liée à la performance. Cependant, des travaux limités ont été effectués pour établir un lien direct entre les augmentations environnementales et les changements de performance, et nous ne connaissons aucune étude ciblant spécifiquement les performances comportementales pertinentes sur le plan opérationnel (c'est-à-dire une tâche complexe).

   Objectif: Le but de l'étude est d'explorer si nous pouvons détecter, mesurer et fournir de manière fiable les utilisateurs pour optimiser leurs états cognitifs en utilisant des appareils portables qui mesurent leur activité cérébrale et d'autres signaux physiologiques, dans le but d'améliorer les performances des tâches comportementales.

   Étude des points de terminaison: modification du niveau de performance de l'utilisateur (améliorations ou diminutions) tout en effectuant des tâches expérimentales.

   Structure de l'étude: Ces études seront menées au MIT-qui est une sous-traitance dans le cadre du prix MGH (= Prime) de la NASA (Prime Pi = DR. Gary Strangman) - par les enquêteurs du MIT, avec le soutien de la conception et de l'analyse des enquêteurs MGH. Toutes les données collectées dans le formulaire codé de désintégralité sont transmises uniquement au Dr Strangman chez MGH (via Secure Transfer.Partners.org) pour une analyse supplémentaire et pour implémenter le partage de données requis à la NASA. Le personnel MGH n'aura pas accès à la clé de codage.

2. Objectifs et objectifs spécifiques

Notre objectif global est d'explorer si nous pouvons (1) mesurer de manière fiable les signaux physiologiques pour détecter les états cognitifs de la personne tels que l'attention, la fatigue, la charge cognitive et le stress, et (2) fournir la rétroaction à l'utilisateur pour aider à améliorer les états comportementaux, les questionnaires et / ou les performances globales des utilisateurs.

Nous quantifierons les changements de performance associés aux simples manipulations sensorielles dans les tâches et les tâches cognitives qui sont pertinentes pour les opérations de vol spatial. Les tâches comprendront une batterie de tests cognitifs ainsi que des tâches qui permettent de manière opérationnelle de la NASA. Les manipulations environnementales chercheront à maintenir l'attention optimale, l'engagement, la charge cognitive et la vigilance, comme évalué par les signatures psychophysiologiques.

AIM 1: Évaluer les changements comportementaux associés aux manipulations auditives. AIM 2: Évaluer les changements comportementaux associés aux manipulations haptiques. AIM 3: Évaluer les changements comportementaux associés aux manipulations basées sur la lumière.

Hypothèses: Pour chaque objectif, nous émettons l'hypothèse que les modulations de l'environnement personnel de notre système P-Pop (par exemple, le son, l'haptique, la lumière) généreront des améliorations significatives des performances cognitives et opérationnelles des individus.