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lainformacion.com

jueves, 28/08/14 - 08: 08 h

astronomía

El insomnio de los astronautas: cómo dormir cuando amanece 16 veces al día

Antonio Martínez Ron

viernes, 31/05/13 - 17:31

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  • La NASA cambiará las bombillas de la estación espacial para mejorar el sueño de los astronautas.
  • Estudian la forma en que el organismo se puede adaptar al sueño fuera de nuestro planeta.
  • El tratamiento con luz azul puede ser clave en los ritmos circadianos.
Sueños espaciales  -Fotogaleria: lainformacion.com

En diciembre de 1973, pocos días antes de Nochevieja, los tres astronautas a bordo de la estación espacial Skylab llegaron a un punto límite y se rebelaron contra el control de Tierra.  Completamente agotados, Carr, Pogue y Gibson apagaron la conexión de radio con Houston y se tomaron el día libre por su cuenta, para descansar, darse una ducha y mirar a la Tierra.

Después de seis semanas de misión, la sobrecarga de trabajo y la falta de descanso les condujeron a protagonizar el primer motín en el espacio y a lanzar un aviso sobre la organización de este tipo de misiones. "Las tareas nos sobrepasaron", explicó el comandante de la misión Gerald  Carr. "A las diez de la noche, cuando se suponía que nos debíamos ir a la cama, ninguno de nosotros podía hacerlo porque aún teníamos cosas que hacer. No estábamos teniendo el tipo adecuado de descanso". 

Cuarenta años después, el sueño de los astronautas sigue siendo un motivo de preocupación y de estudio. La adaptación al entorno espacial- y las tareas acumuladas- alteran sus ciclos biológicos y provoca un fenómeno conocido por los científicos como "desincronización circadiana". Estos cambios apenas empiezan a ser comprendidos y han abierto toda una nueva rama de investigaciones y de posibles soluciones, al tiempo que han inducido a la NASA a estudiar qué medidas deberán tomar cuando los astronautas exploren o colonicen otros cuerpos del Sistema Solar como Marte o la Luna.

Sueños interrumpidos

El problema del sueño de los astronautas es que provoca un nivel de fatiga mental que pone en peligro sus misiones. Los estudios realizados en la última década indican que los tripulantes de la Estación Espacial Internacional (ISS) duermen de media unas 6 horas al día, dos horas menos de lo recomendado, lo que tiene consecuencias en su rendimiento e irritabilidad.

Según el seguimiento realizado en varios trasbordadores espaciales hasta 1998, los astronautas duermen menos en los primeros y últimos días de su misión y muchos de ellos apenas alcanzan las dos horas de sueño. "Yo he tenido la suerte de dormir muy bien en el espacio las dos veces que he estado", relata el astronauta español Pedro Duque a lainformacion.com. "Pero en general se duerme menos, ya que los músculos están relajados la mayor parte del día y el cansancio es más mental que otra cosa".

Otros estudios indican que la estructura del sueño también se altera (con episodios de sueño REM más cortos que en tierra) y que los astronautas son a menudo despertados por ruidos, cambios de temperatura, la actividad de sus compañeros, incomodidad física o la asignación de tareas inesperadas, como las caminatas espaciales de reparación. "Hubo días en los que la fatiga era inevitable", recuerda Pedro Duque, "ya que las conexiones de televisión en directo dependían de la posición de la Estación en la órbita de la Tierra y a veces me tenía que despertar dos o tres horas antes de lo previsto para poder hacer una.  Esos días se hacían largos".  

La importancia de la luz

Los astronautas de la ISS dan una vuelta completa a nuestro planeta cada hora y media, con lo que viven un amanecer y un ocaso cada 90 minutos. En el interior de la estación no hay un día y una noche bien diferenciados, y los tripulantes viven bajo la luz artificial y longitudes de onda diferentes a las del entorno terrestre. Nuestro reloj biológico interno está regulado principalmente por una zona del hipotálamo llamada núcleo supraquiasmático que controla los procesos metabólicos en función de las señales de luz del exterior.

Hace apenas una década, los científicos descubrieron una serie de fotorreceptores presentes en el ojo - que no tienen ningún papel en la visión -  que regulan la producción de melatonina en la glándula pineal. Cuando estos receptores son expuestos a una determinada longitud de onda coincidente con la luz azul  - y parecida al color del cielo - el cerebro frena la segregación de melatonina y está más alerta, mientras que cuando la luz está en el espectro del rojo comienza  a emitir la señal del sueño.  De esta forma, diseñando un sistema de iluminación, se podrían regular los ciclos de sueño y modular los ritmos circadianos.

En la Universidad de Harvard, Steven Lockley y su equipo llevan años estudiando este efecto y ha ensayado un sistema de luz dinámica con los miembros del control en tierra de las misiones a  Marte.  La experiencia ha demostrado que la alteración de los ritmos circadianos afecta también a las personas que no viajan al espacio pero tienen que desplazar sus horarios para seguir a una nave en otro planeta. En el año 1996, por ejemplo, el equipo de controladores de la NASA que seguía los movimientos del vehículo Sojourner  por la superficie de Marte sufrió las consecuencias de que los días marcianos tengan 39 minutos más que los terrestres y muchos técnicos estaban tan fatigados que reclamaron que se hiciera una parada. Desde entonces, se siguen programas especiales para evitar que todo el mundo termine con la cabeza 'en otro planeta'.

Nuevas luces para la estación

Mediante un sistema de luces LED que enriquece el ambiente de luz azul en determinadas horas y de luz roja en otras, a lo largo de un ciclo de 24 horas, Lockley ha obtenido resultados satisfactorios en misiones  marcianas como la Phoenix. Su compañera Elizabeth Klerman, del departamento de salud del sueño del hospital Brigham de Boston, también ha diseñado un modelo matemático que predice los efectos de los cambios de horario por imprevistos, de modo que el reloj interno sufra lo menos posible. Este software permite saber cómo reaccionará el cuerpo si le hacemos trabajar a determinadas horas. "Si solo has estado despierto durante 5 o 6 horas, apenas importa qué hora del día es", asegura Klerman. "Pero si has estado despierto 16 horas es muy diferente que sean las tres de la tarde o las tres de la madrugada".

La culminación de estos experimentos ha venido con la aprobación por parte de la NASA de un programa para cambiar todas las luces de la Estación Espacial Internacional en 2015. La compañía Boeing proporcionará más de cien bombillas LED que se irán modificando a lo largo de la jornada de los astronautas. En concreto, el panel emitirá luces azules en el momento de empezar la jornada (que aumentan el nivel de alerta), pasará a luz blanca para las horas de trabajo y emitirá luz en el espectro del rojo para disparar la melatonina y facilitar la señal de sueño en los astronautas. "Estamos seguros de que tendrá un efecto", asegura Klerman. "Lo que queremos saber es qué tipo de efecto será y qué proporciones tendrá".  Si la idea funciona, los científicos esperan que la tecnología se pueda utilizar en otras instalaciones en las que se requiere luz artificial, como hospitales, submarinos o fábricas.

Instrucciones para dormir en otros mundos

En un informe elaborado en 2009 por los principales especialistas en alteraciones de los ritmos circadianos, la NASA explora la manera en que afectarán los ciclos de luz en el caso de colonizar o viajar a otros mundos (ver PDF). En el caso de misiones a la Luna, recuerdan, los programas de adaptación variarían en función de la región elegida para establecerse. Si se aterrizara sobre la zona del cráter Shackleton, cerca del polo sur de nuestro satélite, los astronautas estarían expuestos a una luz casi permanente, durante el 90% del tiempo. Las expediciones al Ártico en este tipo de condiciones revelan que las personas pueden terminar por no saber muy bien cuándo tienen que descansar, por lo que habría que tomar contramedidas. Si el lugar elegido para establecerse fueran las zonas ecuatoriales de la Luna, explican los especialistas, el ciclo sería de dos semanas de luz seguidas de dos semanas de oscuridad, lo que también alteraría el reloj interno de los astronautas, aunque se desconoce en qué medida.

En cuanto una misión al planeta Marte, cuando se superen las dificultades logísticas que plantea el reto actualmente, los astronautas contarían con un desfase horario durante el propio desplazamiento al planeta rojo. El siguiente problema sería la intensidad de la luz del día en la superficie marciana, pues el brillo del sol es allí aproximadamente la mitad que en la Tierra. El cielo, de tono rojizo, también tendría una influencia, pues las longitudes de onda cercanas al rojo activan los niveles de melatonina, y la duración del día (24 horas y 39 minutos) provocaría un aumento de los niveles de sueño y de irritabilidad.

 En definitiva, concluyen los especialistas, "el ambiente espacial es ruidoso, pobremente iluminado y , para algunos, incómodo. Mover los horarios y duras cargas de trabajo puede suponer desafíos adicionales. Entender las vulnerabilidades individuales causadas por la pérdida de sueño, es esencial para la futura preparación de misiones a la Luna y a Marte".

Referencias: Risk of Performance Errors Due to Sleep Loss, Circadian Desynchronization, Fatigue, and Work Overload Human Health and Performance Risks of Space Exploration Missions (NASA)

Antonio Martínez Ron

Colaborador de Ciencia

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