Lançamento da SpaceX desta semana: astronautas usarão capacetes de rastreamento cerebral em microgravidade

Muito em breve, quatro bravos humanos ascenderão ao espaço. Por 10 dias, eles chamarão a Estação Espacial Internacional de lar como parte da missão Axiom-1, um esforço pioneiro para trazer a primeira tripulação totalmente privada ao laboratório espacial SpaceX.

O dia da decolagem, agora agendado para sexta-feira, 8 de abril, verá o Centro Espacial Kennedy da NASA guiar a equipe por uma contagem regressiva histórica, mas nos bastidores, um quarteto anônimo de biológico centros de controle também estarão em alerta máximo.

Os cérebros dos astronautas irão disparar, mantendo-os conscientes para uma extenuante expedição pela frente. Então, uma vez fora da atmosfera da Terra, esses órgãos cruciais terão que continuar trabalhando em microgravidade, que é conhecida por alterar o tecido cerebral.

A startup israelense de neurociência Brain.space está determinada a capturar todos os detalhes incríveis e inteligentes dessa mudança radical.

“Todos os órgãos são medidos no espaço: massa corporal, temperatura, frequência cardíaca – tudo é medido, exceto este órgão”, disse-me Yair Levy, cofundador e CEO da Brain.space, via Zoom. “Vamos ver se podemos identificar se o cérebro se adapta a uma nova homeostase no espaço.”

A Brain.space lançará um capacete especial com os membros do voo Larry Connor, Michael López-Alegría, Mark Pathy e Eytan Stibbe na cápsula SpaceX Crew Dragon do Ax-1.

Ele é projetado para extrair dados de atividade cerebral quase em tempo real. (Também é inegavelmente uma reminiscência de armaduras de combate antiquadas, exceto com uma tonelada de sensores elétricos que revestem uniformemente o interior.)

A tripulação do Ax-1 realizará testes cognitivos usando o capacete antes, durante e após a decolagem. Depois de concluídos, seus dados cerebrais estarão disponíveis para todos e quaisquer pesquisadores estudarem. Isso significa que especialistas de todo o mundo podem aproveitar essa evidência experimental e começar a decifrar como a mente humana se transforma quando enfrenta os perigos da microgravidade.

No momento, não sabemos realmente a resposta para isso.

“Existem dois grandes mistérios para a humanidade”, disse Levy. “Um é o espaço, e o outro é a mente.”

Cérebros humanos em um vácuo

Embora os cientistas tenham coletado até agora uma grande quantidade de dados sobre como a microgravidade afeta o corpo humano, a maioria das informações se limita a facetas como o enfraquecimento da massa muscular ou a perda de densidade óssea.

Não temos dados suficientes sobre o cérebro humano, e isso pode representar um problema para nossos sonhos de ir mais fundo no universo.

Se quisermos estabelecer bases lunares com segurança, habitar assentamentos em Marte ou até mesmo procurar recursos em asteroides, precisamos saber como nossas mentes vão se comparar a ambientes espaciais hostis.

Uma revisão de 2021 publicada na revista Nature, por exemplo, diz que, embora saibamos que os ajustes dinâmicos de fluidos baseados no espaço e a ausência de peso afetam o sistema nervoso central do nosso corpo, ou centro de processamento cerebral, “os efeitos do voo espacial de longa duração no [central nervous system] e o impacto resultante na saúde da tripulação e no desempenho operacional permanece em grande parte desconhecido.”

“O que sabemos a partir de evidências”, explicou Levy, “é que ressonâncias magnéticas de astronautas após missões de longo prazo, ao longo de meses, indicaram mudanças anatômicas. o cérebro durante uma missão espacial real.”

Ao longo dos anos, os cientistas aprenderam um pouco sobre como nossos cérebros mudam na microgravidade. Embora, para encontrar informações detalhadas, eles geralmente tiveram que inovar com seus experimentos. Alguns simularam a ausência de peso no solo para ver como os cérebros dos voluntários são alterados, e outros realizaram experimentos de microgravidade em ratos. Mas nenhum desses ângulos oferece evidência da realidade. Há uma lacuna na pesquisa, e uma que pode ter persistido, de acordo com Levy, porque atualmente o equipamento de varredura cerebral não é portátil o suficiente ou simples o suficiente para manusear.

A ressonância magnética, ou ressonância magnética, por exemplo, usa campos magnéticos e ondas de rádio para gerar imagens detalhadas do cérebro… mas são grandes demais para serem lançadas no espaço. Os sensores em instrumentos de eletroencefalograma, ou EEG, são muito menores, mas vêm com seus próprios desafios.

“Ele mede a atividade cerebral com um campo elétrico gerado por neurônios”, disse Levy, mas “esse processo realmente depende da experiência do operador, e a qualidade do sinal é bastante ruim”. Portanto, pode ser difícil para os astronautas, que na maioria não são médicos, realizar um EEG e enviar facilmente informações cerebrais de volta à Terra.

É aqui que a nova tecnologia Brain.space entra em ação. É como um EEG, mas fácil de usar.

EEG 2.0

As cerdas de uma escova de dentes, um computador e um microchip – todos são ingredientes primários no que Levy chama de “dispositivo de EEG mais eficiente, acessível e fácil de usar do mundo”, também conhecido como fone de ouvido de EEG e plataforma de coleta de dados. dados espaciais.

Três dos quatro astronautas do Ax-1, diz Levy, se revezarão usando o capacete de ficção científica, que contém 460 sensores elétricos equipados com muitas cerdas de escova de dentes. Essas cerdas facilitam o contato de cada sensor com a pele do usuário para uma coleta ideal de dados cerebrais.

“Encontramos um lugar de onde podemos obter materiais, então há muita engenhosidade” no design do hardware, disse Levy enquanto me mostrava como conectar cada sensor de cerdas da escova de dentes ao capacete. “E ‘bum'”, exclamou, quando terminou. “É tão fácil.”

Enquanto estiver usando o capacete, cada astronauta participante fará testes cognitivos baseados em computador. À medida que esses testes são realizados, os sensores captam sinais elétricos neurológicos com o clique de um botão. Esses sinais serão registrados em um microchip que também está embutido no capacete, e todo o processo, explicou Levy, levará entre 10 e 15 minutos.

A equipe então conectará o chip de armazenamento a um computador, e os algoritmos do Brain.space analisarão tudo e o transformarão em informações facilmente compreensíveis para pesquisadores de todo o mundo. Cada membro da tripulação realizará todo o procedimento três vezes durante toda a missão, diz Levy.

E, para dar conta dos testes no espaço, os testes cognitivos do Brain.space são integrados ao laptop da ISS, que enviará dados do chip de volta à Terra. Embora esse último seja um pouco complicado.

“Precisamos planejar isso, porque precisamos entender por quais satélites ela vai passar. É tudo complicado no nível da NASA”, disse Levy.

Mistérios do cérebro além do espaço

Quando Levy e sua equipe iniciaram o Brain.space, eles não tinham ideia de que um dia estariam olhando para o céu com a NASA. Na verdade, Levy comentou que a empresa não deveria ser uma empresa de hardware que fabrica fones de ouvido de monitoramento cerebral.

Em primeiro lugar, “nosso principal objetivo é ajudar as pessoas aqui”, disse Levy.

O desejo final da startup é fornecer dados de atividade cerebral compreensíveis e acessíveis para médicos, pesquisadores e até mesmo desenvolvedores interessados ​​em criar aplicativos ou produtos relevantes para o cérebro.

É por isso que Levy diz que o software de coleta de dados está no centro de sua missão.

Quando os pesquisadores verificam os dados cerebrais da tripulação do Ax-1, por exemplo, eles encontram uma API ou interface de programação de aplicativos fácil de usar. “O objetivo final”, disse Levy, “é facilitar a integração com a atividade cerebral, assim como usar uma API Stripe ou conectar seus dados completos de condicionamento físico do seu Apple Watch”.

“Atualmente, operamos sob todos os regulamentos de privacidade e os dados que adquirimos de voluntários são completamente anônimos”, observou ele, explicando por que todos os dados cerebrais podem ser de código aberto. “Coletamos dados demográficos gerais, como idade, destreza manual (esquerda ou direita), sexo e, o mais importante, rotulagem de dados gerada pela tarefa realizada durante a aquisição de dados”.

Olhando para o futuro, Levy compara sua visão do Brain.space à evolução do nosso mundo rede gpsequiparando os sistemas de navegação com os algoritmos de coleta de dados do Brain.space.

“Quando o iPhone recebeu o chipset GPS inicial, as pessoas disseram: ‘Ótimo, mapeamento'”, disse ele. “Mas ninguém poderia imaginar Uber, ou entrega em domicílio, ou namoro online usando geolocalização.”

Com dados cerebrais prontamente disponíveis, quem pode dizer que inovação pode nos trazer, se a ideia vem de um médico, um desenvolvedor de videogame, um pesquisador acadêmico ou um engenheiro de software de big data. Verdadeiramente, as possibilidades são infinitas.

Mas agora, a equipe está focada na primeira grande aplicação de sua tecnologia: revelar o que acontece com o cérebro humano na microgravidade.

“Nervoso” é a palavra que Levy usa quando pergunto como ele se sente sobre o próximo lançamento. Mas ele rapidamente o segue com “orgulho”. O capacete cerebral do Brain.space estará em breve na ISS, ajudando a pavimentar o caminho para os humanos olharem mais longe do que nunca no universo.