Factores que intervienen en el desempeño de un piloto bajo diferentes condiciones de vuelo - revisión de tema

Factors involved in pilot performance under varying conditions of flight - literature review

rev.ciencia.poder.aereo. 8: 9 - 20, 2013

Recibido: 20/05/2013
Aprobado evaluador interno: 07/06/2013
Aprobado evaluador erterno: 02/08/2013

Nancy Esperanza Olarte López¹
Yaciro Cabezas Burbano²
Gustavo Emilio Echeverry Vasquez³

Resumen

El propósito de este articulo es determinar cuáles factores influyen en la alteración de algunas medidas fisiológicas y mentales especificas presentadas en los pilotos durante el vuelo y cómo estas intervienen en su comportamiento, teniendo en cuenta la variable operativa de carga de trabajo, importante en los protocolos de investigación de la aviación. Para estudiar esta variable a fondo tanto en la aviación militar y la comercial es necesario revisar, comparar y contrastar diferentes escenarios, condiciones, aeronaves e individuos, que permitan diferenciar cómo se experimentan estos cambios que a corto, mediano y largo plazo, intervienen en el estado de salud del individuo, llevando en ocasiones a consecuencias nefastas, surgiendo de esta manera cada vez mas la necesidad de controlar estas medidas, transmitiendolas en lo posible en tiempo real para su posterior monitoreo y análisis por parte del especialista, proporcionando de esta forma el incremento en el control y prevención de accidentes aéreos.

Palabras clave: Biotelemetria, carga de trabajo, desempeflo, fatiga, medidas fisiológicas, piloto.

Abstract

The purpose of this article is to determine the factors which influence variations presented by pilots during flight in several specific physiological and mental measurements, and how these changes affect their behavior. It takes workload into account as the operational variable, an important factor in the protocol of aviation research. To study this variable in depth, both for military and commercial aircraft aviation, it is necessary to review, compare, and contrast varying scenarios, conditions, aircraft and individuals. Only then is it possible to examine how pilots experience these changes in the short, middle, and long term, and how their health is affected Given that harmful consequences are sometimes observed, it is recommended that these measurements be monitored and transmitted in real-time for later analysis by specialists, leading to increased oversight and prevention of aerial accidents.

Key Words: Biotelemetry, Fatigue, Performance, Physiological Measurements, Pilot, Workload.

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¹Este artículo de revisión de tema es producto del proyecto ING 1202 titulado: Diseño e Implementación de un Centro de experimentación para la transmisión y recepción de datos Biomédicos, proyecto de investigación del Grupo TIGUM (Grupo de Investigación en Telemedicina de la Universidad Militar), del Centro de Investigaciones de la Facultad de Ingeniería – Programa ITEC (Tecnología en Electrónica y Comunicaciones).

²This literature review is a product of the ING 1202, entitled Design and Implementation of an Experimental Center for the Transmission and Reception of Biomedical Data,

³Ingeniera en Telecomunicaciones, Docente hora cátedra Programa Tecnología en Electrónica y Comunicaciones – ITEC, Asistente de investigación grupo TIGUM, Universidad Militar Nueva Granada.

⁴Especialista Tecnológico en Interventoría de Proyectos en Telecomunicaciones, Ingeniero Electrónico, Docente ocasional Programa Tecnología en Electrónica y Comunicaciones – ITEC, Docente Investigador grupo TIGUM, Universidad Militar Nueva Granada.

⁵Especialista en Gerencia Integral de las Telecomunicaciones, Ingeniero Electrónico, Docente de Planta Programa Tecnología en Electrónica y Comunicaciones – ITEC, Docente Investigador grupo TIGUM, líder del proyecto institucional: Diseño e implementación de un centro de experimentación para la transmisión y recepción de datos biomédicos - ING 1202, Universidad Militar Nueva Granada.

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1. Introducción

Actualmente los pilotos comerciales y de combate durante el vuelo experimentan cambios físicos y psicológicos, inicialmente debido a condiciones a las que se encuentra expuesta la aeronave, como cambios en la atmosfera, altura, velocidad y otras fuerzas externas; asi mismo por condiciones que presenta el piloto como su carga de trabajo, en la que se incluyen los deberes y objetivos a ejecutar.

Los factores que afectan mentalmente al piloto, pueden ocasionar incremento de ansiedad, pánico, estres y confusión en los procesos cognitivos, asociativos y aut6nomos (Adams & Ericsson, 2000) perturbando la toma de decisiones y el desarrollo de labores; sin contar que fisicamente experimentan alteraciones en su ritmo cardiaco, entre otras medidas fisiológicas debido a la disminución de la presión atmosferica (altitud), lo cual hace que los porcentajes de oxigeno disminuyan hacienda que las maniobras a realizar por el piloto de la aeronave puedan también alterarse. (Benavides Edson, 2007).

Particularmente, desde el punto de vista del ritmo cardiaco, organizaciones internacionales como la ICAO, International Civil Aviation Organization, establecen como requisito medico para el otorgamiento de licencias, que el piloto no presente ninguna anomalia del corazón, por consiguiente, solicita un examen regular electrocardiográfico.

En este sentido, como medida de prevención, varios centros de medicina de aviación, ven la necesidad de contar con herramientas asociadas ala aerobiotelemetria (medida a distancia de variables biológicas - fisiológicas durante el vuelo) (MMSingh & SKrishnamurti, 2007), que permitan al personal medico monitorear en tiempo real las condiciones a las que son sometidos los pacientes, en este caso los pilotos, para la consecuente identificación, seguimiento y control de anomalias que puedan presentarse durante el vuelo, sin perturbar su actividad normal.

El presente articulo se encuentra organizado de la siguiente manera: luego de la introducción, el contenido; el cual incluye la importancia de la variable carga de trabajo y la influencia de la misma en el desempeño del piloto, así mismo, se consideran las medidas fisiológicas mas importantes y su variabilidad en diferentes estudios realizados bajo varias condiciones y escenarios. Posteriormente, se indican los resultados de dichos estudios, seguido de las conclusiones y recomendaciones por parte de los autores como propuestas de trabajos futuros, luego se tienen en cuenta los agradecimientos y finalmente se presentan las referencias o el soporte bibliográfico del documento.

2. ¿Cuáles factores influyen en el buen desempeño de un piloto de aeronaves?

Desde el momento en que un piloto decide maniobrar una aeronave, se debe enfrentar a factores estresantes, evidenciando un incremento en el nivel de carga de trabajo que debe experimentar, afectando directamente su rendimiento y desempeño. Entre estos factores se encuentran la complejidad de las misiones que debe realizar, el tipo y aumento de la velocidad de la aeronave, los sistemas de cabina, la sobrecarga de información (Hesse link et al, 2001 ), las amenazas en la seguridad, la toma de decisiones, las táreas de comunicacion asociadas a la operación (Sirevaag, Kramer, Reisweber, Strayer, & Grenell, 1993) y el entomo ambiental general, entre otros, exigiendo de esta manera al piloto una mayor precision de control de un sistema complejo (Lee & Liu, 2003). La Figura 1, evidencia un sinnúmero de factores que intervienen directamente en el aumento de la carga de trabajo del piloto, de tal manera que no sea posible concentrarse totalmente en la planificación y ejecución de sus principales objetivos de manera autónoma.

Figura 1. Factores que intervienen en el aumento de la carga de trabajo. Fuente: Hesselink, et al (2001). On-Board decision support through tbe integration of advanced information processing and human factors techniques: The POWER project. National Aerospace Laboratory NLR, Tech. Rep.

La toma de decisiones de manera autónoma en pilotos ha sido un gran tema de discusión, ya que gran cantidad de accidentes aeronáuticos se han clasificado como "error del piloto" o en otras palabras de indole "humano", en este punto, autores como James Reason abordan este tema desde la respuesta a operaciones o procesos cognitivos, (Reason, 1990) vitales para un buen desempeño y responsables de un optimo aprendizaje, el autor relaciona a su vez errores basados en: habilidades, reglas y conocirniento; esta clasificacion cognitivista conlleva o perrnite la automonitorizacion, para saber cómo, cuando y por que las personas cometen errores y con cuales métodos podrían llegar a disminuirlos.

Por otro lado, se ha demostrado que los pilotos que enfrentan escenarios de conflictos persisten en cometer fallas (Debais, Tessier, & Chaudron, 2003). De esta manera, en 1977, a través de una extensa investigación la Administración Federal de aviación determinó que la causa predominante de este tipo de accidentes implica problemas de procesamiento de información cognitiva. Para resolverlos se necesita inicialmente una serie de pasos como modelo de entrenamiento para abordar cambios, donde se debe detectar, estimar, elegir, identificar y evaluar cambios, para luego tener un total desarrollo de procesos cognitivos, los cuales tienen como resultados: atención controlada, reconocimiento de formas, pensamiento dinámico, juicio e intuición. (Adams & Ericsson, 2000).

No obstante, aunque la mayoría de estos procesos se lleven a cabo en el lóbulo frontal del cerebro, no es suficiente contar con un proceso cognitivo experto para evitar accidentes, cuando existen otras medidas fisiológicas que se llegan a alterar durante el vuelo. Tal y como se aprecia en la Figura 2 (Sciarini, 2009). La participación de la mayoria de lóbulos como el occipital, parietal y temporal intervienen también al variar los sentidos básicos del piloto.

Figura 2. Lóbulos que intervienen en los sentidos. Fuente: Sciarini (2009). Noninvasive physiological measures and workload transitions: an investigation of thresholds using multiple synchronized sensors. Ph.D. dissertation. Florida: University of Central Florida Orlando.

Así mismo, con carga de trabajo en exceso o minimos, intervienen no solo los procesos cognitivos, sino se combinarian también las alteraciones fisiológicas que afectan directamente en el desempefto del piloto. La carga de trabajo es una variable importante en casi todos los protocolos de la investigación reladonada con la aviación (Webb, Gaydos, Estrada, & Milam, 2010). Para defmir "carga de trabajo" como variable operativa es necesario realizar un profundo analisis, donde finalmente se deduce como un termino que: relaciona directamente la cantidad de boras de vuelo diurnas/nocturnas que desempeñe el piloto, ya sea comercial/militar en un tipo de aeronave y escenario especificos, dependiendo directamente de la cantidad de labores a realizar.

Además, se debe tener en cuenta que existe también la carga de trabajo mental y que se define como: "la relación entre los recursos mentales y los suministrados por el humano para la elaboracion de una tarea" (Durso & Alexander, 2010).

Por otro lado, como se mencionó anteriormente, existen factores externos de origen gravitacional, que afectan al piloto según. la clase de maniobras realizadas, estas denominadas fuerzas Go de aceleracion respecto a un punto de referenda, las cuales se presentan en condiciones ideates (sin atmosfera).

Cuando existe un cambio de dirección y velocidad respecto al punto de referencia se pueden sentir cambios laterales (de lado a lado) y longitudinales (de adelante hacia atras) que pueden distribuirse en un plano XYZ en un individuo como se muestran en la Figura 3 (Handley, 2001 ), teniendo como resultados, las fuerzas G verticales (subir y bajar) ocasionando variaciones en Ia presion sanguinea (Stupak ov, Khomenko, & Moscow, 1995), como se aprecia en Ia Figura 4, donde la presión varia de 78mmHg a - 10mmHg en la cabeza, se mantiene en 100 mmHg en el pecho y en los pies varia de 213 mmHg a 1165 mmHg y fuerzas G horizontales (aceleración hacia adelante logrando que la fuerza del cuerpo empuje hacia atras ).

Figura 3. Fuerzas "G" Fuente: Handley, K. P. (2001). Perturbation of carotid sinus transmural pressure during push pull tilting maneouvres. p 74. University ofToronto. National Library of Canada.

De estas fuerzas se deriva el estres gravitacional y según. ciertas maniobras de inclinacion durante el vuelo puede llegar a presionar el seno carotideo del cuello del piloto, llevandolo a un descenso en su presion arterial.

Figura 4. Efectos de Ia presión sanguínea hidrostática. Fuente: Balldin, U. I. (1995). New advances in physiological measurements during high-G: Technology. Current concepts on G-protection research and development. Neuilly-sur-Seine, France. AGARD. AGARD-LS-202.

De ahí que, es de gran interés monitorear las medidas fisiológicas del piloto tanto en tierra como durante el vuelo, no obstante, para esto, es imprescindible utilizar dispositivos para detectar este tipo de magnitudes. En la epoca de los 90's (Schulze & Barineau, 1992) (Kottas, 1997), varias empresas de tecnología unieron esfuerzos para desarrollar componentes de instrumentación para Ia captura de medidas, pero es hasta este siglo que se perfeccionaron estos componentes con una frecuencia de muestreo especifica (Miller, 2001) (Sciarini, 2009), tal y como se observa en la Tabla 1, los cuales con precisión son ampliamente implementados para medir la frecuencia de parpadeo o el diametro de la pupila, la actividad eléctrica del corazón, conductancia a traves de la piel y la actividad electrica del cerebro, entre otros.

Fuente: Sciarini, L. W. (2009). Noninvasive physiological measures and workload transitions: an investigation of thresholds using multiple synchronized sensors. Ph.D. dissertation. Florida: University of Central Florida Orlando.

No obstante, al adquirir estas medidas, es necesario visualizarlas, transmitirlas y registrarlas para la lectura y seguimiento por parte de un especialista. Es de aclarar que el control de estas magnitudes no sólo tiene aplicaciones para el control en medicina de aviación, sino también en otras áreas como la medicina del deporte y el monitoreo de animales.

Ahora bien, aprovechando que a traves de las telecomunicaciones y tecnologias de la información la medicina ahora puede extender su alcance independientemente de la distancia física entre lugares a traves de Ia transmisión de dos vias en tiempo real (Garshnek, Logan, & Hassell, 1997) se han generado prototipos para el uso de la telemedicina.

Un ejemplo en Colombia es la monitorización mediante telemetria del ritmo cardiaco especificamente para ciclistas de ruta y el cual consta de una unidad remota móvil (URM) acoplada a la bicicleta que digitaliza, registra, procesa y envia la información por un medio inalambrico, a una unidad base móvil (UBM) la cua1 se conecta a un computador donde se visualizan en tiempo real las variables monitoreadas en el deportista. Ademas el equipo tiene la capacidad de operar con uno u ocho ciclistas al mismo tiempo, almacenar, visualizar, graficar e imprimir la información adquirida (Pubiano & Aguilar, 2002).

En ese sentido, manifestando nuevamente la importancia del monitoreo de pilotos, particularmente, en la reglamentación Colombiana para la aviación militar, la Fuerza Aerea Colombiana cuenta con el reglamento FAC 1- 28, el cual exige como requisitos psicofisicos generales en cuanto al sistema de conducción electrica del corazón, que todo solicitante de cualquier clase de certificado medico, este exento de trastomos del ritmo cardiaco, como extrasistoles ventriculares sintomitticas (arritmia o latido adelantado con respecto al esperado ), fibrilaci6n auricular (FA), enfermedad del seno (sindrome de taquicardia y bradicardia), disociaci6n auriculo-ventricular y trastomos de Ia conducción, como bloqueo auriculo-ventricular de II grado o mayor, bloqueo completo de la rama izquierda del Haz de His, y sindrome de pre-excitación Wolff -Parkinson- White o Lown Ganong Levine (Benavides Edson, 2007). Ademits, las arritmias cardiacas durante el vuelo han sido reportadas como consecuencias de aceleraciones prolongadas y con frecuencia en maniobras de origen gravitacional (Torphy, Leverett Jr, & Lamb, 1966).

Debido a la normatividad aeronáutica de cada pais, en el aiio 2007, en el Institute de Medicina de aviación en Bangalore (MMSingh & SKrishnamurti, 2007) se llevó a cabo un sistema para el registro de ECG de un piloto bajo tensi6n real de vuelo en un avión de combate. Para su uso, los latiguillos ECG; es decir un tipo de cable especifico, empleado en medicina para el monitoreo de Ia señal Electrocardiográfica, tenian una terminación RCA, Radio Corporation of America, también denominado CINCH, el cual es un conector utilizado para transportar seiiales de video o de audio; estos eran conectados a un codificador de bolsillo, luego este mismo codificador amplifica la señal ECG y modula la frecuencia subportadora a 1Khz aprovechando el canal de radio que tiene Ia aeronave.

Posteriormente la señal se transmite y se recibe en la banda de radiocomunicaciones VHF, irradiandose a traves de la antena montada en la parte superior del fuselaje. De manera similar en el año 2007 en Colombia, también se desarrollo un sistema de monitoreo cardiaco, donde solo era suficiente Ia ocupaci6n del canal de voz por 10 segundos, suficientes para obtener un buen registro electrocardiografico (Benavides Edson, 2007).

3. Resultados

En este espacio se presentan varios estudios, productos del aruilisis de Ia carga de trabajo en diferentes escenarios, aeronaves y tipos de piloto. Desde aqui se evidenciani como se alteran las variables fisiológicas, entre ellas el registro de señales y como estas llegan a afectar al individuo.

- Actividad electrodermica (Broeks, 20 12).
- Temperatura(Callan, 1999).
- Habla (Huttunen, KerAnen, VAyrynen, PW<ktinen, & Leino, 2011 ).
- Respiración (Yao, et al, 2008) (Karavidas, et al, 2010).
- Fatiga o cansancio (Caldwell Jr, Caldwell, Lewis, Jones, & Reardon, 1996) (Van Orden, Jung, &
Makeig, 2000) (Lamond, Dawson, & Roach, 2005){Trimmel, 2008) (Elmenhorst, et al, 2009) (Heinze, et al, 201 0) (Roma, Mallis, Hursh, Mead, & Nesthus,
2010) (Dehais, Causse, & Pastor, 2010) (Roach, Sargent, Darwent, & Dawson, 2012).
- Sp02 Pulsioximetria: medición no invasiva de la saturación de oxigeno (Trimmel, 2008).
- EOG: señal resultante de un Electrooculograma o de registro electrico ocular.(Van Orden, Jung, & Makeig, 2000) (Kasarskis, Stehwien, Hickox, Aretz, & Wickens, 2001) (Di Nocera, Camilli, & Terenzi, 2007) (De Rivecourt, Kuperus, Post, & Mulder, 2008) {Saleem & Kleiner, 2005) (Dehais, Causse, & Pastor, 2008).
- Presion Sangufnea (Holewijn, Van de Endt, Rijkelijkhuizen, & Los, 1998)(Trimmel, 2008) (Elmenhorst et al, 2009) (Mills & Harding, 1983 ).
- ECG: señal Electrocardiognifica la cual registra la actividad electrica cardiaca, frecuencia cardiaca y variabilidad de frecuencia cardiaca (De Rivecourt, Kuperus, Post, & Mulder, 2008) (Trimmel, 2008) (Dussault, Lely, Langrume, Sauvet, & Jouanin, 2009) (Yao, et al, 2008) (Lehrer et al, 201 0).
- Actividad cerebral (Pastor & Dehais) (Sterman, Schummer, Dushenko, & Smith, 1988) (Causse et al, 2013).

La actividad electrodermica difiere de persona en persona (Broeks, 2012), este registro varia según. la carga de trabajo que el sujeto experimente. Un estudio realizado durante el afi.o 2012, mostró que durante pruebas de conducción en simuladores para 5 personas novatas y bajo tensión, se podian llegar a tener cerca de 500 respuestas de conductancia de la piel no especificas (NS-SCR), como se puede apreciar en la Figura 5.

Figura 5. Respuestas de conductancia de Ia piel no específicas. Fuente: Broeks, M. (20 12). Exploring electrodermal activity, experienced workload and performance during simulator training. p 17. University of 1\vente, Faculty of behavioral sciences department cognitive psychology and ergonomics.

Igualmente, un conductor al experimentar bajo condiciones reales (Lee & Liu, 2003) en situaciones de trafico como autopistas o carreteras, evidencia un incremento de la carga de trabajo, mas aful cuando emplea el uso del ce1ular, generando una velocidad media de conducción disminuida un 5,8% en comparaci6n con la conducción normal, pero el tiempo de respuesta promedio se increment6 notablemente (11,9%) para circular por las vias urbanas en comparaci6n con las autopistas.

Pero, al trasladar al sujeto estudio, a un escenario extremo, con niveles de estres mas elevados que el de los conductores de pista o carretera, demanda unas condiciones fisicas y mentales muy exigentes (Wood,1991). Particularmente es el caso de la aviación militar, donde el piloto debe hacer frente a los efectos que tiene la aceleración en humanos y a su vez el tiempo de respuesta de ciertas funciones a ejecutar se vea disminuido, perjudicando asi su desempeño.

Incluso en porta aviones se han realizado estudios, ya que a causa del vi en to turbulento presentado sobre la cubierta del barco, el piloto puede llegar a combinar gran cantidad de maniobras para tener el control de la aeronave, es a causa de esto que se han diseñado modelos simulados especificamente para el helicóptero UH-60, donde se evidencia que la disminución de los movimientos angulares en vuelo estacionario a causa de factores atmosfericos alivia la carga de trabajo del piloto (Horn, Bridges, & Lee, 2006).

Por cierto, las ocupaciones no son las únicas que se ven afectadas, como consecuencia de una carga de trabajo intensa, el piloto puede llegar a presentar desde variaciones en su actividad electrodermica, ya anteriormente mencionada, incremento en su temperatura periférica (Callan, 1999) y basta manifestaciones como la perdida de conciencia (Mumaw, Sarter, & Wickens, 2001).

Pero para entender de manera profunda el concepto de conciencia y su influencia durante el vuelo, se debe considerar el termino: Tiempo Util de Conciencia, este tiempo permite establecer el lapso temporal en el cual las funciones superiores del individuo permanecen inalteradas dando Ia oportunidad de realizar maniobras o procedimientos necesarios por contar con un nivel de conciencia adecuado (Murdin, Golding, & Bronstein, 2011) y generando las respuestas necesarias para solventar la situaci6n de forma normal. Este es el tiempo en el que el individuo es consciente y funcional con actividad eficiente (Colombiana, 2010).

A su vez el tiempo de rendimiento efectivo se relaciona con la altitud, tal y como se aprecia en la siguiente tabla.

Tabla 2. Relación altitud vs. tiempo de rendimiento efectivo

Es muy importante tener en cuenta, que en el caso de las aeronaves presurizadas, este tiempo se ve reducido a la mitad. Igualmente, otro parametro que se altera gradualmente durante el incremento de carga cognitiva en un piloto es el habla, ya que se ha comprobado, mediante pruebas por simuladores aereos, que Ia frecuencia fundamental del piloto (FO) aumenta, en promedio 7Hz y la intensidad media vocal aumenta a su vez en 1 dB. En las fases de vuelo mas intensivas, (FO) aumentó en 12Hz y la intensidad media de 1,5 dB.

Por otro lado, Ia frecuencia respiratoria incrementa en fases como despegue y aterrizaje de una aeronave sobretodo en pilotos no tan experimentados (Yao et al, 2008), ademas al evaluar la presión de dióxido de carbono espirado (PetC02), las variaciones en los niveles de C02 fueron proporcionales a los cambios en la carga de trabajo de táreas en un ambiente de simulaci6n de vuelo (Karavidas et al, 2010).

Otra consecuencia que presenta el cuerpo es Ia fatiga, la cual produce un rendimiento Iento e impreciso, generando errores, deterioros en el estado de animo y en la motivación por ausencia de sueño (Caldwell Jr, Caldwell, Lewis, Jones, & Reardon, 1996), para reducir la fatiga, se emplearon psicoestimulantes como la Dextroanfetamina, medicamento también empleado como antidepresivo y supresor del apetito (Caldwell) (Preconceito & Pratico). En las operaciones militares, fue utilizado durante Ia Guerra del Golfo Persico en 1991, a lo cuallos pilotos de helicópteros norteamericanos manifestaron que su uso, mejoró su desempeño en las misiones noctumas, despues de largos turnos de trabajo. también se han desarrollado dispositivos electrónicos (Lamond, Dawson, & Roach, 2005), para ser utilizados luego de un largo período de vigilia a causa del exceso de trabajo, como herramientas para Ia vigilancia de táreas psicomotoras en tierra, con aplicaciones en Ia industria y transporte (Heinze et al, 2010).

Ademas, largas jornadas de vuelo en el ambito comercial, ocasionan cansancio (Elmenhorst, et al, 2009), asf no se generaren reacciones de manera inmediata del piloto a comparaci6n del de combate. Un estudio realizado en el 2008 evidencia que para vuelos de 7 horas (Viena- Delhi) y de 12 horas (Viena- Tokyo), tanto el piloto como los asistentes de vuelo presentaban incremento en sfntomas como estres, dolor de cabeza, aunque también irritabilidad en ojos y piel o sfntomas de dolor o gripa en un menor porcentaje como se muestra en la Figura 6. (Trimmel, 2008). En cambio la saturaci6n de oxígeno Sp02 fue disminuyendo durante el crucero y fue menor en las fases de vuelo en comparación con el valor basal. Igualmente se ha demostrado que los pHotos de corta distancia también experimentan niveles elevados de fatiga ya que Ia gran mayoria de ellos inician sus tumos de trabajo de madrugada (Roach, Sargent, Darwent, & Dawson, 2012).

Figura 6. Síntomas presentados durante largos periodos de vuelo. Fuente: Trimmel, M. (2008). Environmental Conditions and Psychophysiological Response of Pilots and Flight Attendants in Commercial Long-Haul Flights. The Ergonomics Open Joumal, 1, p.72. Medical University of Vienna, Kinderspitalgasse lS,A-1095 Vienna, Austria

Incluso, la fatiga afecta la vida cotidiana de los asistentes de vuelo, en investigaciones realizadas en Estados Unidos en 2010 (Roma, Mallis, Hursh, Mead, & Nesthus, 2010), en promedio, los asistentes durmieron 6,3 horas en dias de descanso y 5, 7 horas en dfas laborables, conciliaron el suefto 29 minutos despues de irse a la cama y despertaron cuatro veces por episodio de sueño. A su vez, a causa de Ia fatiga se evidencian cam bios en Ia actividad del ojo que disminuyen el rendimiento en táreas de rastreo visual en terrenos (Van Orden, Jung, & Makeig, 2000), generando dolor de cabeza, enrojecimiento de los ojos, aumento de frecuencia del parpadeo, cambios en el diametro de las pupilas y resequedad ocular.

Asi pues, durante la última década se han tenido avances respecto a investigaciones sobre el comportamiento y la distribución de las fijaciones oculares en pilotos (Di Nocera, Camilli, & Terenzi, 2007) como indice indirecto de la carga mental que este experimenta durante las diferentes fases de un vuelo simulado, como se observa en Ia Figura 7, evidenciando como resultados alteraciones en la actividad según. los cambios de esfuerzo mental: mayores durante despegue y aterrizaje, inferiores durante el ascenso y descenso y mas bajos en la fase de crucero. Pero también se ha demostrado que los cambios oculares son influenciados por las caracteristicas de las táreas a desempefiar, por lo tanto, se requiere un analisis de la táreas antes de que estas medidas pueden ser utilizados como indices validos de esfuerzo mental (De Rivecourt, Kuperus, Post, & Mulder, 2008).

Figura 7. Fijación ocular. Fuente: Di Nocera, F., Camilli, M., & Terenzi, M. (2007). A random glance at the flight deck: Pilots' scanning strategies and the real-time assessment of mental workload. Journal of Cognitive Engineering and Decision Making, J(3),pp. 271-285.

Asi mismo, el desgaste ocular se relaciona con la visualizaci6n de los instrumentos dentro de la cabina durante el vuelo, indistintamente durante maniobras de noche o dia (Saleem & Kleiner, 2005), pero rastreadores oculares han sido implementados en avionetas, como se muestra en la Figura 8, definiendo 14 áreas de interes en el panel de instrumentos (Dehais, Causse, & Pastor, 2008) y (Dehais, Causse, & Pastor, 2010), donde se demostr6 que durante el vuelo el instrumento mas buscado es el taquimetro, seguido por el de presión de colector y luego la velocidad del aire.

Ademas, dependiendo si el piloto es experto o novato, se ha encontrado que bajo simulaciones que los expertos demoran menos en su recorrido, se fijan mas en los registros de velocidad y menos en el altimetro que los novatos, tienen una mayor definición de exploración en el ojo, pero los aterrizajes fueron precisos independientemente de la experiencia (Kasarskis, Stehwien, Hickox, Aretz, & Wickens, 2001).

Por otro lado, anteriormente se mencion6 que a causa de las fuerzas de origen gravitacional, existen variaciones de presion sanguinea durante las diferentes maniobras que tiene el piloto, pero a su vez se han realizado estudios en d6nde se demuestra, que particularmente la amplitud de Ia forma de onda de pulso arterial del oido disminuye con el aumento de Ia aceleraci6n durante perfiles acrobaticos y el tiempo de transito de pulso (PTT) de los oidos aumenta al incrementar Ia aceleración (Holewijn, Van de Endt, Rijkelijkhuizen, & Los, 1998), reflejando una disminución de la presion arterial ani vel de Ia cabeza durante estos perfiles. Ademas, durante el vuelo se presentan fuentes de estres como el ruido intemo (Trimmel, 2008), relevantes para incrementar Ia presión sistólica y la presión arterial diastólica, independiente de si la trayectoria es corta o larga (Elmenhorst et al, 2009).

Figura 8. Instrumentos al interior de una cabina. Fuente: Rivecourt, Kuperus, Post, & Mulder, 2008; Dehais, F., Causse, M., & Pastor, J. (2010). Toward the definition of a pilot's physiological state vector through oculometry: a preliminary study in real flight conditions. proceedings of HCI Aero. Toulouse, France. Centre Acronautique et Spatial ISAESUPAERO, University of Toulouse

Paralelamente, la medida del registro cardiaco es de gran importancia, pero para adquirir esta señal en pilotos, particularmente de combate, es necesario que el piloto este bien rasurado; teniendo en cuenta además, que Ia ubicacion frontal de los electrodos se debe hacer en tres zonas del tórax que tengan menor probabilidad de ser presionadas por algún objeto, como los cinturones de seguridad de la aeronave y en lugares donde el movimiento muscular sea menor (Benavides Edson, 2007).

Pero, aunque es conveniente tener monitoreos en tiempo real y bajo condiciones de carga de trabajo variables, bien sea durante el vuelo o por simuladores, los estudios han evidenciado que, un aumento en la carga de táreas resultó en un aumento de la frecuencia cardiaca (Lehrer, et al, 2010) y una disminución de la variabilidad del ritmo cardiaco (De Rivecourt, Kuperus, Post, & Mulder, 2008) (Dussault, Jouanin, Philippe, & Guezennec, 2005), la frecuencia cardiaca cambia entre periodos de descanso, pero evaluando esta variabilidad durante periodos cortos de trabajo proporciona una vision mas clara de los niveles intermedios de esfuerzo mental. Incluso en vuelos comerciales de largo recorrido, durante las fases de despegue y aterrizaje Ia frecuencia cardiaca incrementa considerablemente, sobretodo en pilotos no tan experimentados (Yao et al, 2008), mientras que en la fase de crucero disminuye (Trimmel, 2008).

Ademas, existen factores que no son de tipo fisiológico y que también influyen en el desempeño de un piloto al momento de maniobrar una aeronave, entre ellos estàn, el incentivo económico basado en Ia remuneración salarial y Ia edad de los pilotos, la cual hace, que al momento de tomar decisiones se incremente o disminuya Ia actividad cerebral en el DLPFC (dorsolateral prefrontal cortex) y el VMPFC (ventromedial prefrontal cortex).(Pastor & Dehais) Figura 9, evidenciando una mayor actividad cerebral en el hemisferio izquierdo a comparaci6n del derecho (Sterman, Schummer, Dushenko, & Smith, 1988).

Figura 9. Razonamiento VS Actividad Cerebral. (A) incremento de la activación VMPC Bilateral, durante el estlmulo y la demora de incentivo monetario Vs neutral. (B) incremento de la activación DLFPC derecho durante el estlmulo y demora para incentivo durante el estlmulo Vs m.onetaria. (C) Patrones globales de incentive monetario (verde) y neutral {rojo). Fuente: Pastor, J.,&Dehais,F. (n.d.).Influence of age and reward on piloting performance: a neuroergonomics contribution to aeronautic safety, p. 14. Doctoral School: Aeronautique Astronautique, Toulouse, France.

4. Conclusiones y Recomendaciones

Son muchos los factores que interfieren en el desempeño de un piloto, cuando vuela una aeronave, los cuales hacen que en mayor o menor medida, su labor se vea afectada; obteniendo asf un resultado diferente al esperado de su actividad, dichos factores van desde el tipo de aeronave a maniobrar, cambios de velocidad, gravitacionales, misionales, carga de trabajo y tiempo de descanso entre muchos otros.

Resulta de gran importancia poder monitorear algunas señales o medidas fisiológicas del piloto en tiempo real y a su vez transmitirlas de manera segura hacia un centro de control donde un especialista pueda evaluarlas y determinar en un momento dado si, el piloto puede, o no continuar con su labor. Situaci6n que se torna mucho mas crftica o signi:ficativa dependiendo del tipo de misi6n a la que se encuentre sometida el piloto.

Si bien es cierto, existen un sinnúmero de estudios y resultados que muestran y concluyen sobre los muchos factores que alteran el comportamiento y desempeño de un piloto a Ia hora de maniobrar su aeronave, también es cierto, que varios de ellos, están fuera de alcance desde el punto de vista tecnico de ser controlados y/o solucionados; mas bien dependen o se originan en un contexto fuera del laboral. De ahi la enmarcada importancia que toma el ambito social y por ende la emotividad que tenga el piloto en un momento especffico.

Si bien es claro para un piloto, que debe contar con óptimas condiciones de salud, por ejemplo el de pilotear una aeronave con sintomatologia de gripa puede aumentar los factores de riesgo, pues conlleva a reducir enormemente el tiempo util de conciencia, que en caso de toma de decisiones puede ser en extremo vital.

Una forma de contrarrestar los niveles de errores de pilotos serfa el poder monitorear las expresiones faciales, como la frecuencia de parpadeo, Ia dilatación de Ia pupila y otras que revel en alteraciones o fatiga de los mismos.

Establecer una banda de frecuencia en VHF o UHF, destinada realizar Ia monitorizaci6n de los registros fisiológicos y permitir asociarlos a la placa de la aeronave, a fin de obtener un registro linico de Ia información de cada una de ellas.

La constancia con la cual son sometidos los pilotos de aeronaves a pruebas centrifugas o de camara de altura, permiten identificar el estado de reacción con Ia que puede contar un piloto al momento de experimentar los diferentes cambios de fuerzas G y la ausencia de oxigeno en el cerebro (Hipoxia).

Lograr condensar en un sistema telemetrico varias seiiales fisiológicas evita la necesidad de adquirir prototipos o equipos independientes para cada variable, llevando con el tiempo a que estos sean cada vez mas portables y con dimensiones fisicas reducidas.

La recepción de las señales para la lectura por parte del especialista de ben ser de excelente calidad, a su vez se de ben implementar programas de software que no produzcan retardos en Ia visualización simultanea de estas.

Actualmente, surge la necesidad de desarrollar mas herramientas de aerobiotelemetria. Se sugiere que al implementar mas herramientas 0 prototipos de monitoreo para pilotos, que en lo posible sean portatiles y livianos con sistema de protecci6n al paciente mediante el uso de componentes electrónicos para montaje superficial; a su vez que cumplan con los panimetros de la reglamentación aeronáutica de cada pais para Ia comunicaci6n de las señales fisiológicas en la banda de operación asignada.

Se debe considerar que para la captura de medidas fisiológicas en tiempo real, existen factores que pueden llegar a afectar Ia adquisición de estas, como lo son el contacto del electrodo con la piel o el roce de estos con el uniforme del piloto, incluso las maniobras bruscas durante el vuelo pueden perjudicar la lectura.

En la Universidad Militar Nueva Granada, dentro de su grupo de investigación en Telemedicina - TIGUM, desde algún. tiempo se ha venido trabajando en diferentes prototipos para Ia adquisición, acondicionamiento, visualización y transmisión en señales biológicas como: ECG, temperatura, presion sanguinea y respiración. A su vez, en la generación de plataformas para el almacenamiento y registro de este tipo de señales con parametros de seguridad, aportes que podrian llegar a ser de gran importancia para el apoyo en el monitoreo, seguimiento y control de pacientes en el campo de lamedicina de aviación.

5. Agradecimientos

A la Universidad Militar Nueva Granada porIa financiación del proyecto de investigación titulado: "Diseño e Implementación de un Centro de experimentación para la transmisión y recepción de datos Biomedicos-lNG 1202", perteneciente a1 grupo TIGUM-Grupo de investigación en Telemedicina de la Universidad Militar.

A la Fuerza Aerea Colombiana por su apoyo en el año 2007 en el proyecto "Diseño de un sistema de monitoreo cardiaco para pilotos en vuelo, para el Centro de Medicina Aeroespacial de la Fuerza Aérea Colombiana".

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