Embedded Cognitive Training: Monitoring und Training der kognitiven und operationellen Leistungsfähigkeit auf Langzeit-Missionen

Abstract

Operationelle Aufgaben wie die manuelle Steuerung von Raumfahrzeugen oder Roboterarmen stellen hohe Anforderungen an die kognitive und sensomotorische Leistungsfähigkeit von AstronautInnen. Sicherheit und Erfolg einer Mission hängen davon ab, ob kritische Fähigkeiten über lange Zeiträume hinweg bei gleichbleibend hoher Reliabilität aufrechterhalten werden können. Stressfaktoren wie Mikrogravitation, Schlafentzug, Isolation und hohe Arbeitsbelastung stellen jedoch Risiken für eine optimale Leistungsfähigkeit dar. Insbesondere zukünftige Langzeitmissionen zu Mond und Mars erfordern neue Methoden, um autonomes Monitoring und Training kognitiver und operationeller Fähigkeiten zu ermöglichen. Die vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelte 6df-Simulation dient dem Erwerb und Erhalt der Fähigkeiten, die für die manuelle Steuerung eines Raumfahrzeugs in sechs Freiheitsgraden erforderlich sind. Ziel des neu entwickelten Embedded Cognitive Trainings ist es, die operationelle Leistung vor dem Hintergrund gleichzeitiger kognitiver Anforderungen in verschiedenen Sekundäraufgaben zu beurteilen. Diese Sekundäraufgaben wurden so entwickelt, dass sie sich in das Docking-Szenario einfügen und potenziell sensible kognitive Funktionen abdecken, beispielsweise Arbeitsgedächtnis, visuelle Aufmerksamkeit, logisches und numerisches Denken. Das eingebettete Trainingskonzept wird anhand erster Daten aus den SANS-CM-Bettruhestudien am DLR-Institut für Luft-und Raumfahrtmedizin in Köln vorgestellt. Die 47 ProbandInnen verbrachten 30 Tage in 6°-Kopftieflage, um die physiologischen Auswirkungen der Mikrogravitation zu simulieren. Nachdem sie mit dem Lernprogramm der 6df-Simulation ausreichende Fähigkeiten zur Steuerung der sechs Freiheitsgrade erworben hatten, absolvierten sie während der Bettruhephase und der zweiwöchigen Regenerationsphase zweimal wöchentlich jeweils 45-minütige Dockingaufgaben mit kognitiven Sekundäraufgaben. Embedded Cognitive Training soll den Operateuren ein umfassenderes Feedback zu ihrer eigenen Leistungsfähigkeit sowie ein individuelles Training ermöglichen, insbesondere im Hinblick auf kommende Langzeit-Missionen. Im Gegensatz zu herkömmlichen kognitiven Testverfahren sind operationelle Aufgaben aufgrund ihres direkten Bezugs zum Arbeitsumfeld weniger stark von Motivationseffekten und mangelnder Übertragbarkeit betroffen. Weitere Entwicklungen sind geplant, um Trainingsanpassungen in Abhängigkeit vom Status des Operators zu ermöglichen und damit die wachsende Autonomie der Crew zu unterstützen.