Los cascos de astronauta sacados directamente de la ciencia ficción pueden decodificar nuestros cerebros en microgravedad

Pronto, cuatro valientes humanos ascenderán al espacio. Durante 10 días, llamarán Estación Espacial Internacional casa como parte de Axioma-1 misiónUn intento innovador de traer la primera tripulación totalmente privada al laboratorio espacial.

El día del despegue, ahora programado para el 3 de abril, veremos al Centro Espacial Kennedy de la NASA guiar con entusiasmo al equipo a través de la cuenta regresiva histórica, pero detrás de escena, un cuádruple desconocido biológico Los centros de control también estarán en alerta máxima.

Los cerebros de los astronautas explotarán, dejándolos convencidos de una agotadora expedición hacia el futuro. Luego, una vez que estén fuera de la atmósfera de la Tierra, esos órganos vitales tendrán que continuar funcionando en microgravedad, que se sabe que altera el tejido cerebral.

Comenzando la neurociencia israelí espacio cerebral Decidido a capturar todos los detalles brillantes e inteligentes de esta transformación drástica.

“Cada órgano en el espacio: masa corporal, temperatura, frecuencia cardíaca, todo se mide, excepto este órgano”, me dijo Yair Levy, cofundador y director ejecutivo de Brain.space, a través de Zoom. «Veremos si podemos determinar si el cerebro se adapta a un nuevo equilibrio en el espacio».

Brain.space enviará un casco especial a la órbita con los miembros del vuelo Larry Connor, Michael López Allegria, Mark Pathy y Eitan Stipe En la cápsula SpaceX Crew Dragon del Ax-1.

Está diseñado para extraer datos de actividad cerebral casi en tiempo real. (También es innegable que recuerda a la antigua armadura de combate, con la excepción de una gran cantidad de sensores eléctricos que cubren el interior de manera uniforme).

La tripulación del Ax-1 realizará pruebas cognitivas con casco antes, durante y después del despegue. Una vez completados, sus datos cerebrales estarán disponibles para que todos y cada uno de los investigadores los estudien. Esto significa que los expertos de todo el mundo pueden aprovechar esta evidencia empírica y comenzar a descifrar cómo se transforma el cerebro humano cuando se enfrenta a los peligros de la microgravedad.

Por el momento, no sabemos muy bien la respuesta a eso.

“Hay dos grandes misterios de la humanidad”, dijo Levy. «Uno es el espacio, el otro es la mente».

Cerebros humanos en el vacío

Aunque hasta ahora los científicos han acumulado una gran cantidad de datos sobre cómo la microgravedad afecta al cuerpo humano, la mayor parte de la información se limita a aspectos como la falta de masa muscular o la pérdida de densidad ósea.

No tenemos suficientes datos sobre el cerebro humano, y eso puede ser un problema para nuestros sueños de adentrarnos en el universo.

Si queremos estar a salvo reglas de la lunaY el Habitar los asentamientos de Marte o incluso Encuentra recursos en asteroidesNecesitamos descubrir cómo nuestras mentes se compararán con los duros entornos del espacio.

revisión 2021 Publicado en la revista Naturepor ejemplo, dice que aunque sabemos que las alteraciones dinámicas de los fluidos en el espacio y la ingravidez afectan el sistema nervioso central de nuestro cuerpo, o el centro de procesamiento del cerebro, «los efectos de los vuelos espaciales a largo plazo en [central nervous system] El impacto resultante en la salud de la tripulación y el rendimiento operativo sigue siendo en gran parte desconocido”.

Levy explicó: «Lo que sí sabemos a partir de las pruebas es que las resonancias magnéticas de los astronautas después de misiones a largo plazo, durante un período de meses, indican cambios anatómicos. Pero en realidad, hay una falta total de conocimiento sobre lo que sucede con el cerebro durante una misión espacial real».

A lo largo de los años, los científicos han aprendido bastante sobre cómo cambia nuestro cerebro con la microgravedad. Aunque, para encontrar información detallada, normalmente tenían que innovar con sus experiencias. Algunos han simulado la ingravidez en la Tierra para ver cómo cerebros voluntarios Se ha cambiado, y otros lo han implementado. Experimentos de microgravedad en ratones. Pero ninguno de estos ángulos proporciona evidencia de lo real. Hay una brecha en la investigación, y una que puede haber persistido, dice Levy, porque el equipo de escaneo cerebral actualmente no es lo suficientemente portátil o fácil de manejar.

La MRI, o imagen por resonancia magnética, por ejemplo, usa campos magnéticos y ondas de radio para generar imágenes detalladas del cerebro… pero son demasiado grandes para ser lanzadas al espacio. Los sensores de electroencefalograma, o sensores EEG, son mucho más pequeños, pero tienen sus propios desafíos.

“Mide la actividad cerebral con un campo eléctrico generado por las neuronas”, dijo Levy, pero “este proceso realmente depende de la experiencia del operador, y la calidad de la señal es muy pobre”. Por lo tanto, puede ser difícil para los astronautas, la mayoría de los cuales no son médicos, trabajar en el EEG y enviar fácilmente información cerebral hasta la Tierra.

Aquí es donde entra en juego la nueva tecnología Brain.space. Es como un EEG, pero es fácil de usar.

EEG 2.0

Las cerdas del cepillo de dientes, una computadora y un chip: todos son componentes clave de lo que Levi llama «el dispositivo EEG más eficiente, económico y fácil de usar del mundo», también conocido como la plataforma de recolección de datos del casco Brain.space.

Levy dice que tres de los cuatro astronautas en el Ax-1 se turnarán para usar el casco de ciencia ficción, que contiene 460 sensores eléctricos equipados con una variedad de cerdas de cepillos de dientes. Estos filamentos facilitan que cada sensor entre en contacto con la piel del usuario para una recopilación óptima de datos cerebrales.

“Encontramos un lugar donde podíamos conseguir el material, así que hay mucho ingenio” en el diseño del hardware, dijo Levy, mientras me mostraba cómo conectar cada sensor de cerdas del cepillo de dientes al casco. y ‘Boom’, gritó, cuando terminó. ‘Simplemente’.

Mientras usa el casco, cada astronauta participante realizará pruebas cognitivas basadas en computadora. Mientras se realizan estas pruebas, los sensores captarán las señales eléctricas neuronales con solo hacer clic en un botón. Estas señales se grabarán en un chip también integrado en el casco, y todo el proceso, explicó Levy, tomaría entre 10 y 15 minutos.

Luego, el equipo conectará el chip de almacenamiento a una computadora y los algoritmos de Brain.space escanearán todo y lo convertirán en información fácil de entender para los investigadores de todo el mundo. Levy dice que cada miembro de la tripulación realizará el procedimiento completo tres veces durante toda la misión.

Para tener en cuenta las pruebas en el espacio, las pruebas cognitivas de Brain.space están integradas con la computadora portátil de la ISS, que reenviará los datos del chip a la Tierra. Aunque esta última parte es un poco complicada.

«Necesitamos planificar para eso, porque necesitamos entender a través de qué satélites van a rebotar”, dijo Levy. «Todo es complejo a nivel de la NASA».

Rompecabezas cerebrales más allá del espacio

Cuando Levi y su equipo comenzaron Brain.space, no tenían idea de que alguna vez mirarían hacia el cielo con la NASA. De hecho, Levy señala que no se suponía que la empresa fuera una empresa de hardware que fabricara cascos para monitorizar el cerebro.

«Nuestro objetivo principal es ayudar a la gente aquí», dijo Levy ante todo.

El deseo final de la startup es proporcionar datos de actividad cerebral comprensibles y accesibles a médicos, investigadores e incluso desarrolladores interesados ​​en crear aplicaciones o productos relacionados con el cerebro.

Es por eso que Levy dice que el software de recopilación de datos es el núcleo de su misión.

Cuando los investigadores escanean los datos cerebrales de la tripulación del Ax-1, por ejemplo, se encontrarán con una interfaz de programación de aplicaciones o API fácil de usar. “El objetivo final es facilitar la integración con la actividad cerebral, como el uso de la API de Stripe o la comunicación de datos completos de actividad física desde un Apple Watch”, dijo Levy.

«Actualmente operamos de conformidad con todas las normas de privacidad, y los datos que obtenemos de los voluntarios son completamente anónimos», señaló, explicando por qué todos los datos del cerebro pueden ser de código abierto. «Recopilamos datos demográficos generales, como la edad, la habilidad manual (izquierda o derecha), el sexo y, lo que es más importante, etiquetamos los datos generados por la tarea realizada durante la adquisición de datos».

Levi mira hacia el futuro y compara su visión de Brain.space con nuestro desarrollo en todo el mundo. red gpsEquiparar los sistemas de navegación con los algoritmos de recopilación de datos de Brain.space.

«Cuando el iPhone obtuvo el conjunto de chips GPS inicial, la gente decía ‘Genial, mapas’, dijo. ‘Pero nadie puede imaginar Uber, la entrega a domicilio o las citas en línea con geolocalización».

Con datos cerebrales fácilmente disponibles, quién puede decir qué nos puede traer la innovación, ya sea que la idea surja de un médico, un desarrollador de videojuegos, un investigador académico o un ingeniero de software de big data. Realmente, las posibilidades son infinitas.

Pero por ahora, el equipo se centra en la primera gran aplicación de su tecnología: revelar lo que le sucede al cerebro humano en microgravedad.

«Nervioso» es la palabra que usa Levi cuando le pregunto cómo se siente acerca del próximo lanzamiento. Pero pronto lo sigue «con orgullo». El casco cerebral de Brain.space pronto aparecerá en la Estación Espacial Internacional, ayudando a allanar el camino para que los humanos puedan observar el universo más que nunca.