Gepersonaliseerd platform voor prestatie -optimalisatie (P-POP)

1. Achtergrond en betekenis

   Bemanningen van toekomstige exploratiemissies voor langdurige ruimte zullen moeten omgaan met een breed scala aan stressoren die belangrijke uitdagingen vormen voor het handhaven van optimale prestaties. Bemanningen zullen moeten werken onder omstandigheden van hoge werklast, verminderde slaap- en circadiane ontregeling, beperkte sensorische stimulatie, opsluiting en uitgebreide scheiding van familie en vrienden [5], en communicatievertragingen die hen isoleren van realtime interactie met grondondersteuning, die in het geval van noodsituaties met name kritiek kan zijn. Deze factoren vormen significante risico's voor optimaal cognitief/gedragsfunctioneren en prestaties, tussen individuen en teams, en dergelijke uitdagingen zullen alleen toenemen in de kritiek als menselijke verkenning verder gaat dan de aarde van de aarde naar doelen zoals de maan en Mars.

   Om deze risico's te helpen verminderen, zal Massachusetts General Hospital, samen met medewerkers van het Massachusetts Institute of Technology, een nieuwe, gepersonaliseerde en schaalbare, gesloten-lus platformtechnologie onderzoeken voor gedragsgezondheidsbeheer aan boord die de lokale werkomgeving van een individu aanpast om de prestaties te optimaliseren, gebaseerd op de feedback van biosensor.

   Tegenmaatregelen (CMS) om de prestaties te behouden/verbeteren, is het uitgangspunt van dit voorgestelde werk dynamisch de lokale omgeving van een persoon aan te passen om de prestaties te helpen optimaliseren. Aangezien video-displays complexe elektronica vereisen die mogelijk niet in diepe ruimte functioneren, zullen we de volgende niet-video-tegenmaatregelen (CMS) onderzoeken.

   Auditieve stimulatie: akoestische signalen komen veel voor bij biofeedback -systemen, met piepjes en chimes die vaak worden gebruikt om aandachtsomleiding te helpen activeren. Andere geluidsaanwijzingen, waaronder natuurlijke geluiden als stromend water, of zelfs muziek-kan veroorzaken ook prestatiebeneficiële fysiologische responsen, waaronder voorspelbare veranderingen in op opwinding gerelateerde maatregelen zoals hartslag en EDA. Van de onderliggende beat van muziek is aangetoond dat het opwinding verandert, met verschillende modulaties die ontspanning of verhoogde aandacht bevorderen. Eerder werk suggereert ook dat muziek van invloed kan zijn op complexe taakprestaties (bijvoorbeeld rijden) en het leren van studenten kan veranderen, door de bemiddelende effecten op opwinding en alertheid.

   Haptische stimulatie: haptische feedback-VIA-trillingen, aanraking of elektrische stimulatie-kan worden toegediend via individuele of gecoördineerde arrays van actuatoren. Uit eerder onderzoek blijkt dat de lichaamslocatie van een vibrotactiel apparaat de effectiviteit van stimulatie kan bepalen, met de rug-, nek- en pols/onderarmgebieden die bijzonder gevoelige locaties vertonen voor op trillingen gebaseerde waarschuwing. Ritme, ruwheid, intensiteit en frequentie kunnen ook worden gewijzigd Optimaliseren Vibrotactile Display -ontwerp. Dergelijke haptische signalen zijn eerder effectief gebleken bij het omleiden van de aandacht om de betrokkenheid van gebruikers tijdens een taak te bevorderen, evenals het verbeteren van de gecoördineerde motorprestaties (bijvoorbeeld ambulatie en houdingszwervel).

   Lichtstimulatie: verlichting helderheid, intensiteit en kleur Alle impactinformatie -verwerking. De chronobiologische invloed van blauw licht als een circadiane pacemaker is bijvoorbeeld goed ingeburgerd. Van toenemende lichte helderheid is aangetoond dat het alertheid bevordert, en kleur kan de alertheid sterk beïnvloeden, evenals stemming / emotionele verwerking, waarbij bepaalde kleuren (bijvoorbeeld groen) nuttig zijn bij de modulatie van autonome opwinding. De frequentie van lichtflicking kan ook invloed hebben op de gedragsprestaties, met 40Hz licht flikkerende ondersteunende verhoogde aandacht/opwinding, en 10Hz flikkerende ondersteunende verminderde opwinding.

   Kennisbladen: de bovenstaande eerdere bevindingen tonen aan dat modulaties van auditieve, haptische en lichte stimuli elk betrouwbare veranderingen kunnen veroorzaken in neurocognitieve en psychologische toestand (bijvoorbeeld opwinding, aandacht) gerelateerd aan prestaties. Er is echter beperkt werk verricht om een ​​direct verband te leggen tussen milieuvergrotingen en prestatieveranderingen, en we zijn niet op de hoogte van studies die specifiek gericht zijn op operationeel relevante (d.w.z. complexe taak) gedragsprestaties.

   Doel: het doel van de studie is om te onderzoeken of we gebruikers betrouwbaar kunnen detecteren, meten en feedback geven aan gebruikers om hun cognitieve toestanden te optimaliseren met behulp van draagbare apparaten die hun hersenactiviteit en andere fysiologische signalen meten, met als doel de prestaties van de gedragstaken te verbeteren.

   Studie -eindpunten: verandering in het prestatieniveau van de gebruiker (verbeteringen of afname) tijdens het uitvoeren van experimentele taken.

   Studiestructuur: deze studies zullen worden uitgevoerd bij MIT-die een onderaanneming is onder de MGH (= Prime) Award van NASA (Prime PI = DR. Gary Strangman)-door de MIT-onderzoekers, met ontwerp- en analyse-ondersteuning van de MGH-onderzoekers. Alle gegevens verzameld in de geïdentificeerde, gecodeerde vorm alleen worden verzonden naar Dr. Strangman bij MGH (via Secure Transfer.Partners.org) voor aanvullende analyse en om de vereiste gegevensuitwisseling terug te implementeren naar NASA. MGH -personeel heeft geen toegang tot de coderingssleutel.

2. Specifieke doelen en doelstellingen

Ons algemene doel is om te onderzoeken of we (1) fysiologische signalen betrouwbaar kunnen meten om de cognitieve toestanden van de persoon zoals aandacht, vermoeidheid, cognitieve belasting en stress te detecteren, en (2) de feedback te geven aan de gebruiker om gedragstoestanden, vragenlijsten en/of de algemene prestaties van gebruikers te helpen verbeteren.

We zullen prestatieveranderingen gekwantificeerd die zijn geassocieerd met eenvoudige sensorische manipulaties in zowel cognitieve taken als taken die relevant zijn voor ruimtevaartbewerkingen. Taken omvatten een reeks cognitieve tests en taken die operationeel relevant zijn aan NASA. Omgevingsmanipulaties zullen proberen optimale aandacht, betrokkenheid, cognitieve belasting en alertheid te behouden, zoals beoordeeld door psychofysiologische handtekeningen.

Doel 1: Beoordeel gedragsveranderingen in verband met auditieve manipulaties. Doel 2: Beoordeel gedragsveranderingen geassocieerd met op haptische gebaseerde manipulaties. Doel 3: Beoordeel gedragsveranderingen geassocieerd met op licht gebaseerde manipulaties.

Hypothesen: voor elk doel veronderstellen we dat de persoonlijke omgevingsmodulaties van ons P-POP-systeem (bijvoorbeeld geluid, haptiek, licht) aanzienlijke verbeteringen zullen genereren in de cognitieve en operationele prestaties van individuen.