Actuaciones humanas: (II) detección de las aceleraciones

Detección de aceleraciones

El sistema sensorial humano tiene dos partes que se utilizan para la detección de aceleraciones que afectan al cuerpo, el aparato vestibular (a veces llamado órganos de equilibrio) y el sistema propioceptivo (o somatosensorial). Estos sistemas están diseñados para detectar aceleraciones capaces de ser producidas por una persona que opera en la superficie de la Tierra en un entorno de una g y para darles un sentido de orientación y equilibrio. Cuando el cuerpo está expuesto a las aceleraciones producidas en vuelo, los sistemas de detección pueden producir información falsa que podrían dar al piloto una sensación inexacta de movimiento o actitud.

El aparato vestibular: el sistema inercial humano

El oído interno contiene el sistema vestibular. Este es el órgano sensorial de detección de movimiento y gravedad. Este sistema está ubicado en el hueso temporal a cada lado de la cabeza. Cada aparato vestibular consta de dos estructuras distintas: los canales semicirculares y el vestíbulo propiamente dicho, que contiene los otolitos. Tanto los canales semicirculares como los órganos que contienen los otolitos perciben cambios en el rendimiento de la aeronave. Los canales semicirculares del oído interno perciben cambios en la aceleración angular, y los órganos otolíticos detectan cambios en la aceleración lineal o la gravedad. La figura que sigue muestra la ubicación del aparato vestibular en el oído interno.

El oído externo, medio e interno

 

 Órganos otolíticos

Los órganos otolíticos son pequeños sacos ubicados en el vestíbulo. Los pelillos sensoriales se proyectan desde cada mácula hacia la membrana otolítica, una membrana gelatinosa suprayacente que contiene cristales en forma de tiza llamados otolitos. Los órganos otolíticos normalmente responden a la gravedad y la aceleración lineal. Los cambios en la posición de la cabeza en relación con la fuerza gravitacional provocan que la membrana otolítica cambie de posición en la mácula (ver figuras).

Los pelos sensoriales se doblan, lo que indica un cambio en la posición de la cabeza. Cuando la cabeza está en posición vertical, las células ciliadas generan una frecuencia característica de estar en reposo a los impulsos nerviosos. Cuando se inclina la cabeza, se altera la frecuencia de "reposo". Se informa al cerebro de la nueva posición de la cabeza en relación con la posición vertical. Las aceleraciones lineales también estimulan los órganos otolíticos. El cuerpo no puede distinguir físicamente entre las fuerzas de inercia resultantes de las aceleraciones lineales y la fuerza de la gravedad. Por ejemplo, una aceleración hacia adelante da como resultado un desplazamiento hacia atrás de las membranas otolíticas. Cuando no se dispone de una referencia visual adecuada, esto puede crear una ilusión de inclinación hacia atrás. Este illusión se discutirá más a fondo en la sección sobre ilusiones vestibulares. Es uno de los "trucos" que se emplean en los simuladores de vuelo.

Canales semicirculares

Los canales semicirculares del oído interno perciben cambios en la aceleración angular. Los canales reaccionarán a cualquier cambio en la actitud de balanceo, cabeceo o guiñada. Los canales semicirculares están situados en tres planos perpendiculares entre sí y están llenos de líquido (llamado endolinfa). El par de inercia resultante de la aceleración angular en el plano del canal pone este fluido en movimiento. El movimiento del fluido dobla la cúpula, una estructura gelatinosa ubicada en la ampolla del canal. Esto, a su vez, mueve los pelos de las células ciliadas situadas debajo de la cúpula. Este movimiento estimula el nervio vestibular. Estos impulsos nerviosos se transmiten al cerebro donde se interpretan como rotación de la cabeza.

Cuando no se produce aceleración, las células ciliadas están en posición vertical. El cuerpo siente que no ha ocurrido ningún giro. Cuando un canal semicircular se pone en movimiento durante la aceleración en el sentido de las agujas del reloj, el líquido dentro del canal semicircular se retrasa con respecto a las paredes del canal. Esto crea un movimiento relativo en sentido antihorario del fluido dentro del canal. Las células ciliadas se doblan en la dirección del movimiento del fluido. La pared del canal y el cuerpo se mueven en la dirección opuesta al movimiento del fluido. El cerebro interpreta que el movimiento de los pelos es un giro en la misma dirección que la pared del canal. El cuerpo detecta correctamente que se está haciendo un giro en el sentido de las agujas del reloj (ver figuras).

Si el giro en el sentido de las agujas del reloj continúa a una velocidad constante durante varios segundos o más, el movimiento del líquido en los canales se acaba sincronizando con las paredes del canal. Los pelos ya no están doblados y el cerebro recibe la falsa impresión de que el giro se ha detenido. Un giro constante prolongado en cualquier dirección dará como resultado la falsa sensación de no girar. La percepción del movimiento causada por el funcionamiento de los canales semicirculares se puede resumir de la siguiente manera:

• La velocidad de rotación constante se percibe como en reposo

• La aceleración constante se percibe como en movimiento a velocidad constante

• La aceleración variable se percibe como aceleración

Sistema propioceptivo

Este sistema reacciona a las sensaciones resultantes de las presiones en las articulaciones, los músculos y la piel y también a los ligeros cambios en la posición de los órganos internos. Está estrechamente asociado con el sistema vestibular y, en menor grado, con el sistema visual. Las fuerzas actúan sobre los miembro de la tripulación en vuelo al estar en sus asientos. El reconocimiento por parte del piloto de los cambios en los sensores propioceptivos producidos por estas fuerzas y la percepción resultante del movimiento y la actitud de la aeronave ha llevado al término "vuelo del asiento de los pantalones" (principalmente porque una gran cantidad de sensores en El sistema propioceptivo son sensores de presión en las nalgas). Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el sistema propioceptivo da una indicación precisa de la actitud de la aeronave solo cuando la aeronave está en vuelo recto y nivelado no acelerado.