Un voyage vers Mars ne va pas être facile et il y a un certain nombre de problèmes qui doivent être résolus avant de partir. Un problème intéressant est de savoir comment surveiller les astronautes eux-mêmes. Bien sûr, il est facile de surveiller leur fréquence cardiaque et leur tension artérielle, mais est-il possible de surveiller ce qui se passe dans leur tête ?

Une récente équipe de recherche en neurosciences entièrement canadienne a passé sept jours dans l'habitat de Mars (le Hab) au Hawaii Space Exploration Analog and Simulation (HI-SEAS) dans le cadre d'une mission simulée essayant de s'attaquer à ce problème précis :développer une capacité de surveiller la santé du cerveau. et performances en temps réel.

En utilisant l'électroencéphalographie mobile (EEG) pour mesurer les ondes cérébrales, nous avons pu surveiller avec succès cinq aspects différents de la fonction cognitive du cerveau :la perception, attention, Mémoire, l'apprentissage et la prise de décision. Nous avons également pu observer des déficits des fonctions cérébrales induits par le stress, dépression et fatigue cognitive.

En tant que chercheur principal du Laboratoire de neurosciences théoriques et appliquées de l'Université de Victoria, Je dirige une équipe de recherche d'étudiants diplômés, étudiants de premier cycle et assistants de recherche. Deux de mes doctorants. des étudiants ont participé au projet Mars - Chad Williams et Tom Ferguson - avec deux de mes collègues d'autres universités, le psychologue expérimental Gordon Binsted et l'expert en statistiques Kent Hecker.

Étudier la fatigue

Lors de notre mission sur Mars à HI-SEAS, notre objectif était de suivre la fatigue cognitive. La fatigue physique, c'est quand nos muscles deviennent endoloris et que nous ressentons un manque d'énergie. La fatigue cognitive est l'analogue mental de cela :lorsque notre cerveau se fatigue et que nous commençons à avoir des déficits dans la fonction neuronale.

Il est clair depuis un certain temps que les gens font plus d'erreurs et que l'activité cérébrale est réduite lorsqu'on éprouve de la fatigue cognitive. Le problème de la fatigue cognitive est simple :comment la surveiller ?

La norme actuelle consiste à se fier à l'auto-évaluation, ce qui est clairement inadéquat. Dans certaines situations, la personne interrogée sur son état actuel de fatigue cognitive peut tout simplement ne pas en être consciente. Par exemple, on pourrait imaginer un athlète professionnel fatigué mentalement ne reconnaissant pas sa fatigue pour pouvoir continuer à jouer ou un chirurgien opérant alors qu'il est trop fatigué pour le faire. Dans les deux cas, la personne en question pourrait commettre une erreur cruciale en raison de la fatigue cognitive qui pourrait coûter la partie, ou pire.

En utilisant la technologie EEG mobile, nous avons développé un test basé sur le cerveau qui fournit une évaluation complète de la santé et des performances du cerveau. Notre test repose sur les potentiels cérébraux liés aux événements (ERP), qui sont les réponses du cerveau à quelque chose qui se passe. Pour étudier les ERP du cerveau, nous avons des gens qui jouent à des jeux vidéo et nous utilisons l'EEG mobile pour mesurer les réponses du cerveau aux événements de ces jeux. Surtout, les algorithmes que nous avons développés combinent ces réponses ERP pour fournir une vue directe de la fonction cérébrale afin que nous puissions quantifier le stress, dépression, fatigue cognitive et une gamme d'autres états neuronaux.

Mission simulée

Pour tester la validité de notre approche, nous avons entrepris une mission simulée de sept jours sur Mars dans l'habitat HI-SEAS. Les gens de HI-SEAS prennent ces simulations au sérieux :nous n'étions autorisés à laisser le Hab que dans des combinaisons spatiales tout en respirant de l'air qui était pompé dans nos casques à partir de nos systèmes de survie à dos. Nous n'avons mangé que des aliments lyophilisés. Nos communications avec le monde extérieur ont été retardées de 20 minutes pour simuler le temps de transmission depuis Mars. Et malgré le fait de devoir faire de l'exercice plus de deux heures par jour, nous avons eu huit minutes de douche au total pour la semaine.

Pour rendre la simulation encore plus réaliste, notre journée a été structurée pour refléter ce que serait la vie lors d'une mission sur Mars. Chaque matin commençait par un petit-déjeuner et une réunion d'équipe pour revoir les objectifs fixés pour la journée. Les activités pendant la journée dépendaient du fait que vous deviez participer à une activité extra-véhiculaire (EVA) ou effectuer des tâches au sein du Hab. Sur les EVA, nous avons exploré la géologie environnante, en particulier que les tubes de lave qui étaient tout autour du Hab. Si vous êtes resté à l'intérieur du Hab, tu ferais de l'exercice, préparer des repas et travailler sur des projets de recherche. Chaque journée se terminait par des rapports de mission décrivant ce que nous avions accompli et ce que nous prévoyions de faire le lendemain.

Entremêlé à notre routine quotidienne, nous nous sommes testés avec notre évaluation de la santé et des performances cérébrales. Pour ce projet, nous avons utilisé le bandeau EEG mobile Muse, un casque EEG disponible dans le commerce. Avant le début de notre projet Mars, nous avons comparé le Muse à un système EEG de qualité recherche médicale et avons pu montrer que le Muse était suffisant pour mesurer un signal EEG de bonne qualité.

Nous avons également travaillé avec Suva Technologies pour développer PEER, une application iOS qui mesurait les données ERP dont nous avions besoin pour effectuer notre évaluation de la santé et des performances cérébrales. L'un des avantages de la technologie que nous avons développée est que l'évaluation complète prend environ cinq minutes du début à la fin.

Mesures de santé rapides

Notre projet de recherche dans l'habitat de Mars a été un succès complet :nous avons pu mesurer nos niveaux de fatigue cognitive. Nous avons constaté une nette augmentation de la fatigue cognitive au cours de la journée, à prévoir après une journée de travail de 16 heures. Cependant, bien que nous n'étions au Hab qu'une semaine, nous avons également constaté une augmentation de la fatigue cognitive au cours des sept jours.

Nous pouvons mesurer la santé et les performances cérébrales des astronautes en moins de cinq minutes grâce à la technologie EEG mobile, PEER et les algorithmes que nous avons développés. Et nous avons trouvé d'autres applications pour notre technologie :nous pouvons mesurer les commotions lors d'événements sportifs, examiner la fatigue cognitive dans les environnements industriels et médicaux, prédire la performance des athlètes dans le sport et, plus récemment, suivre la progression des troubles cognitifs légers vers la maladie d'Alzheimer et la démence.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.