La preparación cognitiva denota la capacidad de una persona para responder y adaptarse a los cambios a su alrededor. Esto incluye funciones como mantener el equilibrio después del tropiezo o tomar la decisión correcta en una situación desafiante basada en el conocimiento y las experiencias pasadas. Para los miembros del servicio militar, la preparación cognitiva es crucial para su salud y seguridad, así como el éxito de la misión. La lesión en el cerebro es un importante contribuyente al deterioro cognitivo, y entre 2000 y 2024, más de 500,000 miembros del servicio militar fueron diagnosticados con lesión cerebral traumática (TBI), causada por cualquier cosa, desde una caída durante el entrenamiento hasta la exposición a la explosión en el campo de batalla. Si bien el deterioro de factores como la privación del sueño puede tratarse a través del descanso y la recuperación, otros causados por una lesión pueden requerir una atención médica más intensa y prolongada.
«Las pruebas de preparación cognitiva actuales administradas a los miembros del servicio carecen de la sensibilidad para detectar cambios sutiles en el rendimiento cognitivo que pueden ocurrir en individuos expuestos a riesgos operativos», dice Christopher Smalt, investigador del grupo de sistemas de salud y rendimiento humano del laboratorio. «Desafortunadamente, los efectos acumulativos de estas exposiciones a menudo no están bien documentados durante el servicio militar o después de la transición a los asuntos de veteranos, lo que hace que sea difícil proporcionar un apoyo efectivo».
SMALT es parte de un equipo en el laboratorio que desarrolla un conjunto de pruebas de diagnóstico portátiles que proporcionan una detección de tiempo casi real para lesiones cerebrales y salud cognitiva. Una de estas herramientas, llamada Ready, es una aplicación para teléfonos inteligentes o tabletas que ayuda a identificar un cambio potencial en el rendimiento cognitivo en menos de 90 segundos. Otra herramienta, llamada Mindscape, que se está desarrollando en colaboración con Richard Fletcher, un científico visitante en el grupo de prototipos rápidos que lidera el laboratorio de tecnología móvil en el Laboratorio Auto-ID del MIT, y sus alumnos, utiliza la tecnología de realidad virtual (VR) para un análisis más en profundidad para determinar condiciones específicas como TBI, el trastorno de tensión post-traumático o la predestimación del sueño. Usando estas pruebas, el personal médico en el campo de batalla puede tomar decisiones rápidas y efectivas para el triaje de tratamiento.
Tanto Ready como Mindscape son una respuesta a una serie de mandatos de legislación del Congreso, requisitos de programas militares y necesidades de salud basadas en la misión para mejorar las capacidades de detección de salud del cerebro para los miembros del servicio.
Biomarcadores de preparación cognitiva
Las plataformas Ready y Mindscape incorporan más de una década de investigación de laboratorio sobre la búsqueda de los indicadores correctos de la preparación cognitiva para construir en aplicaciones de pruebas rápidas. Thomas Quatieri supervisó este trabajo e identificó el equilibrio, el movimiento ocular y el habla como tres biomarcadores confiables. Está liderando el esfuerzo en el laboratorio Lincoln para desarrollarse listo.
«Ready significa una rápida evaluación de la atención para el deber, y se basa en la premisa de que la atención es la clave para estar» listo «para una misión», dice. «En un punto de vista, podemos pensar en la atención como el estado mental que le permite concentrarse en una tarea».
Para que alguien esté atento, su cerebro debe anticipar y procesar continuamente la información sensorial entrante y luego instruir al cuerpo que responda adecuadamente. Por ejemplo, si un amigo grita «atrapar» y luego arroja una pelota en su dirección, para atrapar esa pelota, su cerebro debe procesar los datos auditivos y visuales entrantes, predecir de antemano lo que puede suceder en los próximos momentos y luego dirigir su cuerpo a responder con una acción que sincroniza esos datos sensoriales. El resultado? Te das cuenta de escuchar la palabra «atrapar» y ver la pelota en movimiento que tu amigo te está lanzando la pelota, y extiende una mano para atraparla justo a tiempo.
«Un cerebro poco saludable o fatigado, causado por TBI o privación del sueño, por ejemplo, puede tener desafíos dentro de un alimento neuroSensorial [prediction] o retroalimentación [error] Sistema, lo que obstaculiza la capacidad de la persona para asistir «, dice Quatieri.
Las tres pruebas de Ready miden la capacidad de una persona para rastrear un punto en movimiento con su ojo, equilibrio y sostener una vocal fijada en un tono. Luego, la aplicación usa los datos para calcular una variabilidad o un indicador de «bambolear», que representa los cambios desde la línea de base del examen o de los resultados esperados basados en otros con demografía similar o la población general. Los resultados se muestran al usuario como una indicación del nivel de atención del paciente.
Si la pantalla lista muestra un deterioro, el administrador puede dirigir el sujeto al seguimiento con el paisaje mental, que representa la interfaz móvil para la evaluación cognitiva del diagnóstico neurológico y la evaluación psicológica. Mindscape utiliza tecnología VR para administrar pruebas adicionales en profundidad para medir funciones cognitivas como el tiempo de reacción y la memoria de trabajo. Estas pruebas neurocognitivas estándar se registran con sensores fisiológicos multimodales, como la electroencefalografía (EEG), la fotopletismografía y la pupilometría, para determinar mejor el diagnóstico.
Paisaje mental para el examen de la salud del cerebro
Video: Laboratorio MIT Lincoln
Holístico y adaptable
Una ventaja clave de Ready y Mindscape es su capacidad para aprovechar las tecnologías existentes, lo que permite una implementación rápida en el campo. Al utilizar sensores y capacidades ya integradas en teléfonos inteligentes, tabletas y dispositivos VR, estas herramientas de evaluación se pueden adaptar fácilmente para su uso en entornos operativos a un costo significativamente reducido.
«Podemos aplicar inmediatamente nuestros algoritmos avanzados a los datos recopilados de estos dispositivos, sin la necesidad de un desarrollo de hardware costoso y que lleva mucho tiempo», dice Smalt. «Al aprovechar las capacidades de las tecnologías disponibles comercialmente, podemos proporcionar rápidamente información valiosa y mejorar los métodos de evaluación tradicionales».
Traer nuevas capacidades e IA para la detección de salud cerebral en entornos operativos es un tema en varios proyectos en el laboratorio. Otro ejemplo es Eyeboom (Sistema de monitoreo de la sobrepresión de electrooculografía y explosión de balance), una tecnología portátil desarrollada para las fuerzas especiales de los Estados Unidos para monitorear la exposición a la explosión. Eyeboom monitorea continuamente el ojo y los movimientos del cuerpo de un usuario mientras experimentan energía explosiva y advierte sobre daños potenciales. Para este programa, el laboratorio desarrolló un algoritmo que podría identificar un cambio potencial en la fisiología resultante de la exposición a la explosión durante las operaciones, en lugar de esperar un check-in.
Las tres tecnologías están en desarrollo para ser versátiles, por lo que pueden adaptarse para otros usos relevantes. Por ejemplo, un flujo de trabajo podría combinar las capacidades de monitoreo de EyeBoom con las pruebas listas y mental: Eyeboom monitorearía continuamente el riesgo de exposición y luego le pediría al usuario que busque una evaluación adicional.
«Muchas veces, la investigación se centra en una modalidad específica, mientras que lo que hacemos en el laboratorio es buscar una solución holística que pueda aplicarse para muchos propósitos diferentes», dice Smalt.
Mindscape está experimentando pruebas en el Centro Militar Nacional Walter Reed este año. Ready se probará con el Instituto de Medicina Ambiental del Ejército de EE. UU. (USARIEM) en 2026 en el contexto de la privación del sueño. Smalt y Quatieri también ven las tecnologías que encuentran el uso en entornos civiles: en la línea de venta de eventos deportivos, en las oficinas de los médicos o en cualquier otro lugar, es necesario evaluar la preparación cerebral.
Mindscape se está desarrollando con validación clínica y apoyo de Stefanie Kuchinsky en el Centro Médico Militar Nacional Walter Reed. Quatieri y su equipo están desarrollando las pruebas listas en colaboración con Jun Maruta y Jam Ghajar de la Fundación Brain Trauma (BTF) y Kristin Heaton de Usariem. Las pruebas están respaldadas por pautas basadas en evidencia concurrente dirigidas por el BTF y la iniciativa militar de TBI en Uniform Services University.
