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Las condiciones físicas a que se somete un ser humano al exponerse a condiciones de microgravedad cuando viaja al espacio afectan la estabilidad y orientación espacial de los astronautas, por lo que investigadores de la BUAP diseñaron un casco para solucionar estos efectos en los pilotos y astronautas
El casco con dispositivos electrónicos fue diseñado por estudiantes e investigadores del Instituto de Fisiología de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), liderados por el doctor Enrique Soto Eguibar, cuyo objetivo es devolver la sensación de atracción gravitatoria en los astronautas, que no tengan ilusiones por la falta de gravedad, que siempre tengan su mirada estable, que puedan enfocar como normalmente lo hacen en la tierra.
Cuando los astronautas están en el espacio por la microgravedad tienen algunas ilusiones. Por ejemplo, “si en Tierra se hace girar un disco, la vista lo seguirá de forma normal; si se realiza en el espacio, la persona sentirá que el que gira es él y no el disco”, abundó el investigador.
Además, la estabilización de la mirada en el espacio es mucho más lenta que en la Tierra, pues cuando un astronauta mueve los ojos para observar algo, la mirada no se estabiliza inmediatamente porque hay alteraciones en los mecanismos de control reflejo, “tarda 1.5 segundos en estabilizarse. Quiere decir que cuando un astronauta voltea la mirada, durante más de un segundo no puede ver nada”.
Con patente y en construcción
Por ello el casco con el dispositivo de sustitución sensorial permite a los pilotos o astronautas una adaptación inmediata, les evita perder la estabilidad y la orientación espacial.
El dispositivo ya está protegido con una patente en México pues el dispositivo se desarrolló en la BUAP.
Pero también está protegido en Estados Unidos con una patente otorgada en 2014 y complementado por una patente rusa otorgada en 2015, puede tener una importante aplicabilidad en la astronáutica.
Además ya está en proceso de construcción por la Agencia Espacial Rusa, Roscosmos.
En 2015 fueron lanzados los sensores del casco a bordo de un pequeño satélite educativo de colaboración internacional, para conocer el correcto funcionamiento de giróscopos y acelerómetros del dispositivo en el Experimento IMIS
Existe un acuerdo aprobado para realizar pruebas a bordo de la Estación Espacial Internacional en 2017 o 2018.
Posteriormente entre 2018 y 2019, un cosmonauta utilizará el casco en el espacio con estimulación galvánica vestibular para finalmente conocer su efectividad para devolver a los astronautas la sensación de verticalidad y mejorar la estabilización de la mirada en el espacio.
También tiene una patente en México por la investigación que se dearrolló en la BUAP.
Proyecto médico y espacial
Esta investigación se basa en el conocimiento de la fisiología del sistema vestibular. Este sistema es el encargado de producir reflejos oculares para estabilizar la mirada y la postura, mantener el equilibrio, generar reflejos ortostáticos, así como un marco de referencia egocéntrica y de desplazamiento del sujeto en su entorno. Funciona con base en células ciliadas que registran aceleraciones lineales y angulares, las primeras dadas por la gravedad o un desplazamiento.
El sistema es polisensorial ya que la entrada de información que proviene del vestíbulo se complementa con información visual y táctil que se integra para generar reflejos al sistema motor, a la médula espinal y se transmite también a la corteza cerebral para producir procesos cognitivos.
“Cuando este sistema falla, comienzan a sentirse mareos, alteraciones en la fijación visual y en el movimiento o rotación aparente del medio exterior y, finalmente, la pérdida de equilibrio que produce caídas, una de las principales causas de muerte en ancianos”, explicó el especialista.
Es un proceso esencial en la generación de procesos cognitivos y en el esquema e imagen corporal. Este sistema se altera gravemente en los astronautas, pues en la microgravedad es imposible definir el arriba y el abajo debido a la falta de atracción gravitatoria.
Además, explicó, al no existir esta condición, los brazos de una persona en el espacio dejan de pesar, por lo que la información del entorno obtenida de forma táctil para este sistema es completamente diferente a lo que sucede en la Tierra.
Ciencia para resolver problemas
Desde el año 2002, junto con colegas de la Universidad de California y de la Universidad Estatal de Moscú, el investigador mexicano Enrique Soto inició un proyecto para determinar la factibilidad de crear una prótesis vestibular con el uso de microgiróscopos vibracionales y microacelerómetros.
Con base en los resultados obtenidos se concluyó que los órganos artificiales funcionan perfectamente al imitar las acciones naturales del organismo por lo que los científicos del proyecto pusieron en marcha esta premisa. “Le dimos un enfoque neuromimético, es decir, reproducir exactamente lo que hacen los sistemas naturales en un sistema artificial”, agregó.
Finalmente se creó un sistema de pruebas que tuviera la capacidad de probar el sistema final artificial sin hacer uso de personas o animales basado en la bioingeniería, “le otorgamos dos o tres grados de libertad al sistema y tuvo que controlar una serie de motores y procesos para estabilizar un muñeco metálico. Este sistema de pruebas nos otorgó una patente rusa en 2010”, añadió el investigador.
Una vez con el dispositivo artificial vestibular, la investigación encontró dos vertientes: la aplicación médica a personas con daño vestibular y una vertiente potencial en la aeronáutica.
La vertiente médica resultaría un costo muy elevado; embargo, en aeronáutica existe un canal abierto por la colaboración que los investigadores del proyecto tienen con colegas rusos de la Universidad Estatal de Moscú, el Instituto de Problemas Médico Biológicos y el Centro de Entrenamiento de Cosmonautas.
Medicina, ciencia y espacio
Para el desarrollo de la aplicación espacial y aeronáutica completa se obtuvo el oído de un anfibio y de un mamífero bajo condiciones in vitro para su correcto funcionamiento; posteriormente se colocaron en plataformas rotatorias en donde se registró la actividad eléctrica de los canales semicirculares -detectores de aceleraciones angulares- y los órganos otolíticos -detectores de aceleraciones lineales-.
“Estos en el caso de los pilotos de aviones se suman por la atracción gravitatoria de la Tierra y el impulso de la masa inercial, por lo que se deben integrar detectores de ambas aceleraciones para conocer qué tan inclinada se encuentra una persona en una nave”, explicó.
Rotar en una plataforma estos órganos es similar al giro de la cabeza de las personas y producen una respuesta de las neuronas aferentes del vestíbulo.
El dispositivo diseñado implementado tiene la capacidad de detectar vibraciones y desplazamientos.
El dispositivo no se implanta sino que se activa con estimulación galvánica vestibular, es decir mediante un casco que devolviera la sensación y estabilización; cuenta con campos en diferentes regiones localizados alrededor del oído en dirección a los canales semicirculares para hacer estimulaciones galvánicas de superficie con corrientes eléctricas pequeñas.
Así con un sistema de estabilometría se conocer el estado de equilibrio de las personas, se estudia al sujeto con ojos abiertos, teniendo en cuenta que el público objetivo serían astronautas y pilotos.
Tania Robles /Conacyt Prensa
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