Jak warunki panujące w habitacie kosmicznym, w tym przede wszystkim oświetlenie, wpływają na organizm człowieka? To chcą sprawdzić studenci z Koła Naukowego Neuroinformatyki Neuron, a w swoich badaniach połączą EEG z dodatkowymi danymi fizjologicznymi.

Wpływ światła na zdrowie i regenerację astronautów

Chociaż powszechnie wiadomo, że światło bardzo mocno wpływa na nasze samopoczucie, to w obszarze badań kosmicznych dotychczas brakuje dokładnych wytycznych i protokołów określających parametry oświetlenia w różnych porach dnia wewnątrz habitatów. 

Tymczasem pytania dotyczące kondycji psychofizycznej człowieka w warunkach długotrwałej izolacji, która jest nieodłącznym elementem przyszłych misji międzyplanetarnych, są kluczowe dla ich planowania. 

Odpowiedzi na nie poszukają studenci z Politechniki Wrocławskiej w ramach swojego projektu Aurora a inspiracją były dla nich m.in. badania prowadzone na orbicie przez Sławosza Uznańskiego-Wiśniewskiego w ramach projektu EEG Neurofeedback. Testował on, jak ta technologia pomaga astronautom w redukcji stresu i opanowaniu emocji podczas długotrwałej izolacji. 

– W naszych badaniach chcemy sprawdzić, czy wprowadzenie symulowanego cyklu dobowego, na przykład poprzez stosowanie cieplejszego, pomarańczowego lub czerwonego światła wieczorem, realnie przełoży się na lepszą jakość snu i efektywniejszą regenerację załogi. Większość dotychczasowych testów nad wpływem światła miała charakter krótkoterminowy i nie była prowadzona w warunkach pełnej izolacji. Tymczasem nasze badania potrwają pełne dwa tygodnie – mówi Filip Puszko, prezes KN Neuron i lider projektu.

LunAres – ziemski poligon dla misji kosmicznych

Testy zostaną przeprowadzone w ośrodku badawczym LunAres znajdującym się w Pile. Założona w 2017 r. placówka służy do prowadzenia badań naukowych i rozwoju technologicznego związanego z długotrwałymi misjami kosmicznymi w warunkach analogowego habitatu kosmicznego.

– Placówka jest zlokalizowana w hangarze na terenie dawnego lotniska wojskowego i jest w pełni odizolowana od środowiska zewnętrznego. Nie ma w niej okien i dostępu do naturalnego światła, co pozwala na pełną kontrolę nad środowiskiem, w którym przebywają uczestnicy misji – wyjaśnia Armin Ernst, lider sekcji badawczej projektu Aurora i pracownik ośrodka LunAres. – Wyposażony w różne moduły habitat jest połączony z hangarem o powierzchni ok. 300 m², w którym prowadzone są symulacje spacerów kosmicznych. Pomiary będziemy prowadzili również w trakcie ich trwania – dodaje. 

Zaawansowana diagnostyka i wsparcie AI

Projekt Aurora zakłada, że dane od uczestników będą zbierane z wykorzystaniem różnych narzędzi i metod, w tym elektroencefalografii (EEG) wykorzystującej czepki suchostykowe do rejestrowania aktywności fal mózgowych w czasie rzeczywistym. Dodatkowo mierzone będą parametry fizyczne (tętno, puls i potliwość skóry), a osoby biorące udział w projekcie codziennie będą również wypełniały ankiety i testy poznawcze. 

– Plan zakłada przeprowadzanie pomiarów dwa razy dziennie: rano, tuż po przebudzeniu, oraz wieczorem, przed snem. Jest to podyktowane napiętym harmonogramem astronautów, których dzień jest wypełniony symulowanymi zadaniami – wyjaśnia Filip Puszko. – Dodatkowym aspektem badawczym będzie analiza stanów poznawczych osób wypełniających zadania w module kontroli misji  EVA, które podczas pracy przy komputerze pozostają w bezruchu, co sprzyja stabilności pomiaru EEG – dodaje.

Ze względu na ogromną ilość generowanych danych zespół planuje wykorzystać do ich analizy modele sztucznej inteligencji. Mogą one służyć do klasyfikacji poziomów zmęczenia czy skupienia, mapując aktywność mózgową na konkretne stany psychofizyczne. 

Prace nad modelami trwają już teraz, a ich nauka odbywa się na dostępnych zbiorach danych, aby po zakończeniu misji móc sprawnie przetworzyć wyniki zebrane w habitacie. W opracowaniu wniosków zespół zamierza również skorzystać z wiedzy ekspertów, w tym psychologów i psychiatrów.

Początek we wrześniu

Pierwsza dwutygodniowa misja jest planowana na wrzesień i wezmą w niej udział dwie osoby – jedna z Koła Naukowego Neuron oraz jedna ze stowarzyszenia ÆSIR, działającego na Królewskim Instytucie Technologicznym (KTH) w Sztokholmie, naszej uczelni partnerskiej w sojuszu Unite!. Oba zespoły ubiegają się o prestiżowy grant w ramach funduszu Seed Fund, który ma zapewnić finansowanie badań.

– Dzięki tym środkom moglibyśmy przeprowadzić kolejne cykle misji w listopadzie i grudniu, co miałoby dla nas ogromne znaczenie, bo pozwoliłoby na porównanie danych przy udziale większej liczby uczestników i zwiększając liczbę zmiennych parametrów – tłumaczy Armin Ernst.

Praktyczne zastosowania

Efektem końcowym badań ma być publikacja artykułu naukowego opisującego wpływ oświetlenia na izolowane grupy ludzi. Chociaż projekt jest osadzony w kontekście kosmicznym, to jego wyniki mogą mieć szerokie zastosowanie na Ziemi – m.in. w kwestii procedur obowiązujących w schronach, na stacjach polarnych czy w łodziach podwodnych, gdzie brak naturalnego światła stanowi poważne wyzwanie dla zdrowia psychicznego i efektywności pracy.

Mimo że do rozpoczęcia misji badawczych zostały jeszcze ponad trzy miesiące, to studenci już mogą pochwalić się pierwszym sukcesem. Abstrakt projektu Aurora został zakwalifikowany do prezentacji podczas Międzynarodowego Kongresu Astronautycznego (IAC) 2026. 

– To dla nas duże wydarzenie, bo kongres jest najbardziej prestiżowym spotkaniem branży kosmicznej na świecie, gromadzącym przedstawicieli nauki i biznesu. Udział w nim nie tylko buduje renomę naszego koła naukowego i uczelni, ale być może otworzy też drzwi do dalszego rozwoju projektu – podkreśla Armin Ernst.

Koło Naukowe Neuroinformatyki  Neuron działa na Wydziale Informatyki i Telekomunikacji. Studenci pracują nad różnego rodzaju interfejsami mózg-komputer, za pomocą których zbierają informacje o aktywności mózgowej w celu ich dalszego przetwarzania. Na tej podstawie przygotowują modele sztucznej inteligencji i wykorzystują je w tworzonych przez siebie aplikacjach.

mic