Publicado: 
03 de septiembre de 2001

Bien Despiertos en el Espacio Exterior

Los viajes espaciales pueden ser emocionantes -- ¡y agotadores! Investigadores de la NASA, buscan formas para que los astronautas duerman mejor en la estación espacial ... y más allá.

NASA

Centro Marshall de Vuelos Espaciales

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4 de septiembre, 2001: Los astronautas duermen mal en el espacio, y con razón. Considere la emoción de haber sido lanzado en un poderoso cohete, la extraña sensación de estar flotando en caída libre, la novedad de ver como las mañanas se suceden cada 90 minutos... ¿quien podría dormir después de todo eso?

En algunas misiones del transbordador espacial, hasta un 50% de la tripulación toma píldoras para dormir, y de todas las medicinas utilizadas en órbita, casi la mitad se utilizan para ayudar a los astronautas a dormir. Aún así, los viajeros del espacio, duermen, en promedio, casi dos horas menos en el espacio que en tierra.

Arriba: En la órbita terrestre baja, el Sol sale y se oculta cada 90 minutos, experiencia que puede ser caótica para los hábitos de sueño de los astronautas. La tripulación de la misión STS-47 del transbordador captó esta fotografía de un amanecer impresionante -- uno de los muchos que disfrutaron durante la misión, que duró una semana.

Este déficit de sueño se acumula, dice el Dr. Ken Wright, instructor de la Facultad de Medicina de Harvard, y neurocientífico asociado en el Hospital Brigham y de Mujeres. "Las investigaciones llevadas a cabo en la Tierra sugieren que algunos de ellos, después de una o dos semanas de esta rutina de sueño limitado, tienen un rendimiento del mismo nivel de alguien que ha estado despierto 24 horas seguidas.

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La fatiga, ya sea en la Tierra o en el espacio es un problema serio. La fatiga afecta el rendimiento, aumentando la irritabilidad, disminuyendo la concentración y disminuyendo el tiempo de reacción. Y esto aumenta el riesgo de accidentes.

En la Tierra el sueño puede ser interrumpido por cualquier cosa, desde el llanto de un bebe hasta el examen de mañana. En el espacio, el insomnio puede ser el resultado del ruido y la excitación -- y, posiblemente, el trastorno de los ritmos circadianos que aseguran un buen sueño nocturno.

El sueño es, en gran parte, controlado por el reloj maestro de nuestro cuerpo, localizado en el hipotálamo del cerebro. Este reloj regula la producción diaria de melatonina, una hormona que estimula el sueño, y de cortisol, otra hormona que estimula la vigilia, y que también está asociada con el estrés. Este reloj regula igualmente una multitud de otros ciclos fisiológicos, como la temperatura del cuerpo, la producción de la hormona del crecimiento, los latidos del corazón, y la producción de orina. El reloj circadiano genera estos ciclos por su propia cuenta. Pero existe un problema. En su operación normal, el reloj maestro produce ciclos con un promedio de unas 24,2 horas -- levemente más largos que el día en la Tierra. Por lo que el reloj debe ser corregido. Necesita de ajustes diarios para asegurarse que el día y la noche biológicos no pierdan la sincronización con el ambiente real. En la Tierra, se corrige automáticamente, sólo con nuestra exposición a la luz de alta intensidad del día.

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Izquierda: Una máscara oscura y correas de sujeción ayudan a esta astronauta flotante, a quedarse dormida a bordo del fuertemente iluminado transbordador espacial, que cae libremente alrededor de la Tierra.

Pero en el espacio, la señal apropiada no se consigue tan fácilmente. El transbordador espacial completa una órbita alrededor de la Tierra cada 90 minutos. Por lo que, en lugar de recibir el patrón terráqueo de 12 horas de luz seguidas por doce horas de oscuridad, los astronautas a bordo del transbordador experimentan 45 minutos de luz seguidos de 45 minutos de oscuridad. La exposición a estos rápidos cambios pueden trastornar -- o como dicen los especialistas en el sueño, "descarrilar" -- el ciclo circadiano de los astronautas.

Es importante que el ciclo sea "encarrilado": que el día biológico de los astronautas coincida con el ciclo del ambiente. "El sistema circadiano está fijado para que esté preparado para mantenerse alerta y despierto durante el día biológico y para dormir durante la noche [biológica]," dice Wright. Si se le pide al cuerpo que ejecute actividades durante el momento biológico incorrecto, explica, no funcionará en óptimas condiciones.

Por esta razón, según el Dr. Bette Siegel, un científico en la División de Bioastronáutica en las Oficinas Principales de NASA, en algunas oportunidades, la NASA cambia deliberadamente, el ciclo de los astronautas antes de enviarlos al espacio, asegurándose que su día biológico coincida con el crucial período del lanzamiento. Cambiar el ciclo es fácil, los astronautas son expuestos a una luz de alta intensidad en ciertos periodos claves por entre tres y diez días antes del lanzamiento. Cuando el transbordador esta listo para dejar la Tierra, la tripulación está con los ojos bien abiertos y alerta.

Una vez en órbita, los relojes biológicos de los astronautas podrían necesitar ser ajustados nuevamente para que coincidan con otro momento crítico -- el momento del aterrizaje. Esto se consigue solicitándole a la tripulación que se despierten más y más temprano cada día.

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Los investigadores aún no están seguros sobre lo que ocurre exactamente con los relojes circadianos de los astronautas en estas circunstancias. Para averiguarlo, los astronautas usan un "actireloj" -- un aparato que se ponen en la muñeca y que sigue los patrones de sueño de los astronautas, junto con sus exposiciones a la luz. "Tenemos modelos," dice Wright, "en los que tomamos sus registros de horas de sueño y de exposición a la luz y podemos predecir lo que va a pasar con sus relojes [internos]." El actireloj, junto con las bitácoras de sus tiempos de sueño, que llevan los astronautas, ayudarán a los investigadores a saber que factores -- tales como exposición a la luz, temperatura, o ruido ambiental en las confinados límites de la nave espacial -- afectan en mayor grado a los ritmos de sueño durante los vuelos espaciales.

Arriba: Un "actireloj," usado por los astronautas para documentar los patrones de sueño en el espacio. Crédito: Hospital Brigham y de Mujeres, Facultad de Medicina de Harvard, NASA Ames, y Universidad de California, San Diego.

Pero, aún con esta información, los científicos todavía deben responder algunas preguntas básicas para desarrollar contramedidas para el desvelo no deseado. Por ejemplo, ¿Exactamente qué es lo que controla el reloj maestro? ¿Qué intensidad de luz puede activarlo -- y qué colores? ¿Podría la gravedad darnos la clave? Todas estas preguntas crecerán en importancia a medida que los humanos se alejen cada vez más en el espacio.

Como ejemplo tomemos la exploración de Marte. Allí, la luz diurna es mayormente de color amarillo-marrón, mientras en la Tierra es verde-azul. ¿Cómo responderá el reloj humano al color extraterrestre de los cielos marcianos? Algunas investigaciones indican que podría haber diferencias. Algunas longitudes de onda de luz reducen más que otras la producción de melatonina.

Abajo: El color extraterrestre del día marciano podría perturbar los ritmos circadianos de los exploradores humanos. El artista Pat Rawlings pintó esta bella escena. [más información]

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De mayor preocupación, quizás, es la duración del día marciano: 24 horas y 39 minutos. "Esta es significativamente diferente del periodo del reloj en los humanos," anota Wright. Es posible, dice, que el reloj humano no pueda adaptarse a Marte. Investigaciones en desarrollo abordan esta cuestión explorando contramedidas -- por ejemplo, diferentes patrones de exposición a la luz, -- que adaptarían el reloj humano a un día mas largo.

Aprender a controlar el reloj circadiano es crítico para la exploración del espacio. Pero, no sólo los astronautas tienen problemas con el sueño.

"El ambiente del espacio," dice Wright, "nos da una oportunidad única para entender un poco más sobre las funciones del sueño. Parte de la investigación comprende tratar de aprender formas para estimular el estado de vigilia de los trabajadores de turnos nocturnos, o en personas que sufren de desfase horario (jet lag), o simplemente para las muchas personas que no pueden dormir lo suficiente.

"Este es un asunto apasionante," dice Wright, "porque nos afecta a todos." Es cierto, las contramedidas que Wright y sus colegas preparen para los astronautas en el espacio, bien podrían ayudarnos a pasar noches más descansadas, a los que permanecemos en la Tierra.

Enlaces a la Red

Durmiendo mejor en el Espacio -- conozca más acerca de los estudios sobre el sueño realizados por NASA, así como pruebas clínicas con melatonina como hipnótico. De Spaceflight.nasa.gov y del Grupo de NeuroLab

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Truly y Bluford duermen en el puente -- El Comandante Richard "Dick" Truly y el Especialista de Misión Guion Bluford duermen en el puente del Challenger, frente a los gabinetes de proa y la pared de babor. Truly duerme con la cabeza hacia el techo y los pies hacia el piso. Bluford, cubriendo sus ojos con una máscara, está con la cabeza hacia el piso y los pies hacia el techo

Sacos de Dormir en el Espacio -- Visite esta página Internet de Spaceflight.NASA.gov para conocer más sobre los sacos de dormir y estaciones dormitorios rígidos en los transbordadores espaciales de NASA

Hora de Dormir en el Columbia -- El astronauta Richard M. Linnehan, Comandante de Carga en el compartimento dormitorio, ubicado en el puente del medio del transbordador espacial Columbia. Fotografía de Spaceflight.nasa.gov

Manía de la Melatonina -- una breve discusión sobre la melatonina, en la revista Scientific American (sitio externo)


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