„PhotonGrav" będzie jednym z 13 eksperymentów w ramach polskiej misji technologiczno-naukowej IGNIS na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Przeprowadzi je dr Sławosz Uznański-Wiśniewski, polski astronauta projektowy Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Start misji Ax-4 ma się odbyć 29 maja.

Jak powiedział w rozmowie z PAP kierownik projektu „PhotonGrav” i dyrektor do spraw naukowych przedsiębiorstwa Cortivision dr Dariusz Zapała, jego firma produkuje przenośne urządzenia do rejestracji pracy mózgu do celów badawczych. „Nasze urządzenia służą przede wszystkim do prowadzenia badań w warunkach pozalaboratoryjnych. Testujemy tę aparaturę w wielu ekstremalnych warunkach” – wyjaśnił psycholog, który zawodowo zajmował się m.in. komunikacją mózgu z komputerem.

Urządzenie posłużyło już rejestracji pracy mózgu astronautów podczas misji Ax-2 w 2023 r. i Ax-3 w 2024 r. „Kiedy pojawiła się szansa na zgłaszanie własnych eksperymentów przy okazji misji polskiej misji IGNIS, postanowiliśmy zaproponować badania nad możliwością zastosowania tej technologii w warunkach kosmicznych do komunikacji. Sprawdzimy, jak pozamięśniowa kontrola aplikacji działa w warunkach mikrograwitacji” – opowiadał dr Zapała.

Tłumaczył, że urządzenie rejestruje aktywność mózgu astronauty, a algorytmy uczenia maszynowego - czyli sztuczna inteligencja - rozpoznają różne wzorce aktywności mózgu. Te wzorce można przyporządkować różnym stanom - wzmożonego obciążenia umysłowego i relaksu. Podwyższoną aktywność mózgu badany uzyskuje mnożąc w myślach dwucyfrowe liczby, stan odpoczynku - unikając intensywnych myśli.

"AI stara się w sposób automatyczny rozpoznawać, czy astronauta jest zrelaksowany lub czy jego umysł jest obciążony wykonywaniem jakiejś czynności. A to pozwala sterować aplikacją komputerową" - wyjaśnił naukowiec.

Uściślił, że aparatura rejestruje ukrwienie poszczególnych obszarów mózgu i ich zapotrzebowanie na tlen – a im bardziej jakaś część mózgu intensywnie pracuje, tym to zapotrzebowanie jest większe. Urządzenie przypomina EEG, czyli elektroencefalograf. Na głowie badanej osoby są rozmieszczone emitery, które wysyłają światło podczerwone w kierunku mózgu, oraz detektory odbierające to światło, gdy powróci ono na powierzchnię głowy.

"Kiedy światło przechodzi przez poszczególne warstwy skóry, kości, a w końcu tkanki mózgowej, krew przepływająca przez mózg częściowo rozprasza to światło. Dlatego tylko jego część wraca na powierzchnię głowy, gdzie znajdują się detektory. Znając właściwości światła wysyłanego w kierunku mózgu i wyniki zarejestrowane przez detektory, możemy powiedzieć, czy dany obszar mózgu zużywa więcej czy mniej tlenu" - opisywał kierownik projektu.

Dodał, że informacja trafia do wzmacniacza zamontowanego na przedramieniu badanego, a wzmacniacz wysyła przetworzony sygnał do aplikacji na komputerze przez Bluetooth. W toku eksperymentu astronauta uczy się sterować aplikacją zainstalowaną na komputerze: wyłącznie za pomocą pracy mózgu musi w odpowiednią stronę skierować poruszający się po ekranie pasek.

Badania na członkach załogi Ax-4, m.in. Sławoszu Uznańskim-Wiśniewskim, zostaną wykonane trzykrotnie: przed lotem (część z nich już przeprowadzono), podczas pobytu na orbicie i po powrocie. Autorzy eksperymentu sprawdzą, jak wyniki pracy z aparaturą różnią się w warunkach ziemskich i kosmicznych.

Jak zaznaczył psycholog, opracowywane przez jego zespół rozwiązanie może przydać się w przyszłości w kosmosie i na Ziemi: "Można je będzie wykorzystać w ekstremalnych sytuacjach, gdy w pobliżu nie ma personelu medycznego, ruchy są utrudnione albo gdy monitorowanie aktywności mózgu jest istotne ze względów bezpieczeństwa. To mogą być stacja orbitalna albo statek kosmiczny, a na Ziemi - odizolowane szlaki w górach, bazy arktyczne lub platformy wiertnicze, czyli wszelkie miejsca, w których nie można zastosować innych urządzeń do rejestracji pracy mózgu. Nasze urządzenie może być również przydatne w przypadku, gdy stan zdrowia nie pozwala na pełną kontrolę mięśni - na przykład podczas rehabilitacji po urazach”.

Dodał, że przeprowadzenie badania w kosmosie jest tak istotne, bo przepływ krwi może się zmieniać w warunkach mikrograwitacji, a to z kolei może zakłócać sygnał odbierany przez urządzenie.

"Tylko na orbicie można zbadać, jak zachowuje się ludzki organizm i aparatura w mikrograwitacji przez dłuższy czas. Na Ziemi stan nieważkości można osiągnąć maksymalnie na kilkadziesiąt sekund" – podsumował dr Dariusz Zapała.

Załogę misji Ax-4 tworzą: Peggy Whitson (USA) – dowódczyni; Sławosz Uznański-Wiśniewski (Polska/ESA) – specjalista; Shubhanshu Shukla (Indie) – pilot oraz Tibor Kapu (Węgry) – specjalista. Astronauci mają spędzić na ISS 14 dni.

Będzie to kolejna komercyjna załogowa wyprawa realizowana przez Axiom Space. Udział Polaka w misji to rezultat umowy podpisanej między Ministerstwem Rozwoju i Technologii a ESA na przygotowanie i przeprowadzenie polskiej misji naukowo-technologicznej IGNIS na ISS. W przygotowaniach bierze udział także Polska Agencja Kosmiczna (POLSA) jako agencja wykonawcza MRiT.

Dr Sławosz Uznański-Wiśniewski będzie drugim Polakiem w kosmosie.

Nauka w Polsce, Anna Bugajska (PAP)

abu/ bar/ mhr/