Avaliação operacional de uma contramedida fótica para melhorar o estado de alerta, o desempenho e o humor durante o trabalho noturno em uma missão de exploração humana simulada de 105 dias para Marte (Mars 105)

O sucesso das missões de expedição humana depende criticamente da capacidade da tripulação de estar alerta e manter altos níveis de função cognitiva enquanto opera equipamentos técnicos complexos. A saúde, o desempenho e a segurança humanos ideais durante o voo espacial requerem sono suficiente e sincronia entre o marcapasso circadiano - que regula o tempo de sono, função endócrina, estado de alerta e desempenho - e o tempo do cronograma imposto de sono-vigília.

Os tripulantes do estudo de simulação de 105 dias serão obrigados a trabalhar um turno noturno a cada seis noites. Esse cronograma provavelmente resultará em perda de sono e desalinhamento circadiano, especialmente quando as condições de iluminação forem semelhantes às que os tripulantes experimentam durante o voo espacial. Os controladores de missão externos trabalharão em turnos de 24 horas, resultando também em perda de sono e desalinhamento circadiano.

Foi bem documentado em estudos de laboratório e de campo que tanto o trabalho noturno quanto o trabalho em turnos de longa duração resultam em diminuição do estado de alerta, desempenho e humor. Além dos efeitos negativos que o trabalho noturno tem sobre o estado de alerta, o desempenho e o humor, o trabalho em turnos causa problemas de saúde significativos a curto e longo prazo. Os trabalhadores por turnos, particularmente os noturnos que invertem seu horário normal de sono/vigília, sofrem por vários motivos. Primeiro, seus ritmos circadianos endógenos e o horário de sono/trabalho imposto estão tipicamente fora de fase. Isso é semelhante à experiência do jet lag. No entanto, enquanto as dicas do ambiente (por exemplo, nascer do sol, pôr do sol, horário das refeições e sono) permitem que os viajantes se adaptem rapidamente a um novo fuso horário, os tripulantes na simulação de 105 dias não poderão fazê-lo porque passarão apenas uma noite de cada cinco trabalhando. Ao trabalhar no turno da noite, o horário das refeições, do trabalho e do sono estará, portanto, fora de fase com a fase normal do sistema de cronometragem circadiana. A ingestão de refeições em uma fase circadiana inadequada resulta em comprometimento do metabolismo, provavelmente subjacente aos problemas gastrointestinais e metabólicos experimentados pelos trabalhadores em turnos. Em segundo lugar, esse desalinhamento circadiano leva a uma perda substancial da eficiência do sono durante o período de sono (diurno), independentemente e além de obstáculos ambientais ao sono (por exemplo, ruído, luz, outros membros da tripulação). Em terceiro lugar, o desalinhamento da fase circadiana juntamente com a perda de sono resultará em deterioração do estado de alerta e comprometimento do desempenho durante a noite. Como esses efeitos adversos são particularmente agudos na primeira noite de trabalho, o plano para os tripulantes da missão Mars 105 de trabalhar no turno da meia-noite a cada seis noites os sujeitará repetidamente a deficiências de desempenho associadas ao desalinhamento circadiano agudo e à privação aguda de sono.

Contramedida de Iluminação. Nosso grupo na Harvard Medical School desenvolveu e testou com sucesso contramedidas fóticas eficazes para aliviar o desalinhamento circadiano e melhorar o estado de alerta, o desempenho e o humor dos trabalhadores noturnos. A contramedida mais eficaz para o alinhamento circadiano é a luz adequadamente cronometrada e suficientemente intensa. A luz também melhora agudamente o estado de alerta, o desempenho e o humor. Mais recentemente, foi relatado que a luz de comprimento de onda curto demonstrou ser mais eficaz tanto para redefinir os ritmos circadianos quanto para melhorar agudamente o desempenho durante o trabalho noturno por meio da supressão antecedente do hormônio soporífero melatonina.

Essas contramedidas fóticas foram testadas em indivíduos vivendo em simulações de laboratório (nível de prontidão de contramedidas/nível de prontidão tecnológica 7; avaliação com seres humanos em laboratório controlado simulando ambiente operacional de voo espacial). A próxima etapa crítica é avaliar nossas contramedidas em uma simulação operacional de voo espacial que inclua o estudo da interação entre os membros da tripulação em uma simulação de alta fidelidade (nível de prontidão de contramedidas/nível de prontidão tecnológica 8; validação com seres humanos em voo espacial operacional real para demonstrar eficácia e viabilidade operacional).

O sono adequado e o alinhamento circadiano são essenciais para manter a saúde e o desempenho dos tripulantes das missões de expedição. O teste da contramedida de iluminação desenvolvida em um ambiente operacional de alta fidelidade imitando as condições de uma futura missão de expedição (por exemplo, para Marte) é fundamental para garantir a prontidão da contramedida e reduzir o risco de erros de desempenho humano devido a fatores relacionados à interrupção circadiana, sono perda e fadiga. O desenvolvimento e teste desta contramedida fótica para controladores de missão que trabalham em turnos de 24 horas garantirá ainda mais o sucesso das futuras missões de expedição de longa duração.