Kesiapan kognitif menunjukkan kemampuan seseorang untuk merespons dan beradaptasi dengan perubahan di sekitar mereka. Ini termasuk fungsi seperti menjaga keseimbangan setelah tersandung, atau membuat keputusan yang tepat dalam situasi yang menantang berdasarkan pengetahuan dan pengalaman masa lalu. Untuk anggota dinas militer, kesiapan kognitif sangat penting untuk kesehatan dan keselamatan mereka, serta keberhasilan misi. Cedera pada otak adalah kontributor utama terhadap gangguan kognitif, dan antara tahun 2000 dan 2024, lebih dari 500.000 anggota dinas militer didiagnosis menderita cedera otak traumatis (TBI) – yang disebabkan oleh apa pun mulai dari penurunan selama pelatihan hingga paparan ledakan di medan perang. Sementara gangguan dari faktor -faktor seperti kurang tidur dapat diobati melalui istirahat dan pemulihan, yang lain yang disebabkan oleh cedera mungkin membutuhkan perhatian medis yang lebih intens dan berkepanjangan.
“Tes kesiapan kognitif saat ini yang diberikan kepada anggota layanan tidak memiliki sensitivitas untuk mendeteksi perubahan halus dalam kinerja kognitif yang mungkin terjadi pada individu yang terpapar bahaya operasional,” kata Christopher Smalt, seorang peneliti dalam kelompok sistem kesehatan dan kinerja manusia di laboratorium. “Sayangnya, efek kumulatif dari eksposur ini seringkali tidak terdokumentasi dengan baik selama dinas militer atau setelah transisi ke urusan veteran, membuatnya sulit untuk memberikan dukungan yang efektif.”
Smalt adalah bagian dari tim di laboratorium yang mengembangkan serangkaian tes diagnostik portabel yang menyediakan skrining hampir real-time untuk cedera otak dan kesehatan kognitif. Salah satu alat ini, yang disebut Ready, adalah aplikasi smartphone atau tablet yang membantu mengidentifikasi potensi perubahan dalam kinerja kognitif dalam waktu kurang dari 90 detik. Alat lain, yang disebut Mindscape-yang sedang dikembangkan bekerja sama dengan Richard Fletcher, seorang ilmuwan tamu dalam kelompok prototyping cepat yang memimpin laboratorium teknologi seluler di laboratorium MIT Auto-ID, dan murid-muridnya-menggunakan teknologi virtual reality (VR) untuk dapur yang lebih mendalam untuk menunjukkan kondisi spesifik TBI, dispreasi stres, post-traumatic stres. Dengan menggunakan tes ini, tenaga medis di medan perang dapat membuat keputusan cepat dan efektif untuk triase perawatan.
Baik Ready dan Mindscape merupakan respons terhadap serangkaian mandat undang-undang kongres, persyaratan program militer, dan kebutuhan kesehatan yang didorong oleh misi untuk meningkatkan kemampuan skrining kesehatan otak untuk anggota layanan.
Biomarker kesiapan kognitif
Platform Ready and Mindscape menggabungkan lebih dari satu dekade penelitian laboratorium tentang menemukan indikator yang tepat dari kesiapan kognitif untuk membangun ke dalam aplikasi pengujian yang cepat. Thomas Quatieri mengawasi pekerjaan ini dan mengidentifikasi keseimbangan, gerakan mata, dan ucapan sebagai tiga biomarker yang andal. Dia memimpin upaya di Lincoln Laboratory untuk berkembang siap.
“Siap singkatan dari evaluasi perhatian yang cepat untuk tugas, dan dibangun di atas premis bahwa perhatian adalah kunci untuk ‘siap’ untuk misi,” katanya. “Dalam satu pandangan, kita dapat menganggap perhatian sebagai kondisi mental yang memungkinkan Anda untuk fokus pada tugas.”
Agar seseorang menjadi perhatian, otak mereka harus terus mengantisipasi dan memproses informasi sensorik yang masuk dan kemudian menginstruksikan tubuh untuk merespons dengan tepat. Misalnya, jika seorang teman berteriak “menangkap” dan kemudian melempar bola ke arah Anda, untuk menangkap bola itu, otak Anda harus memproses data pendengaran dan visual yang masuk, memprediksi terlebih dahulu apa yang mungkin terjadi di beberapa saat ke depan, dan kemudian mengarahkan tubuh Anda untuk merespons dengan tindakan yang menyinkronkan data sensorik tersebut. Hasilnya? Anda menyadari dari mendengar kata “tangkap” dan melihat bola yang bergerak bahwa teman Anda melemparkan bola kepada Anda, dan Anda meraih tangan untuk menangkapnya tepat pada waktunya.
“Otak yang tidak sehat atau lelah-disebabkan oleh TBI atau kurang tidur, misalnya-mungkin memiliki tantangan dalam umpan-umpan neurosensori [prediction] atau umpan balik [error] sistem, sehingga menghambat kemampuan orang tersebut untuk hadir, “kata Quateri.
Tiga tes Ready mengukur kemampuan seseorang untuk melacak titik bergerak dengan mata, keseimbangan, dan memegang vokal tetap di satu pitch. Aplikasi ini kemudian menggunakan data untuk menghitung indikator variabilitas atau “goyangan”, yang mewakili perubahan dari baseline pengambil tes atau dari hasil yang diharapkan berdasarkan orang lain dengan demografi yang sama, atau populasi umum. Hasilnya ditampilkan kepada pengguna sebagai indikasi tingkat perhatian pasien.
Jika layar siap menunjukkan penurunan nilai, administrator kemudian dapat mengarahkan subjek untuk menindaklanjuti dengan Mindscape, yang merupakan singkatan dari Mobile Interface untuk penilaian kognitif situasional diagnostik neurologis dan evaluasi psikologis. Mindscape menggunakan teknologi VR untuk mengelola tes tambahan yang mendalam untuk mengukur fungsi kognitif seperti waktu reaksi dan memori kerja. Tes neurokognitif standar ini dicatat dengan sensor fisiologis multimodal, seperti electroencephalography (EEG), photoplethysmography, dan pupillometry, untuk diagnosis yang lebih baik.
Holistik dan mudah beradaptasi
Keuntungan utama dari Ready dan Mindscape adalah kemampuan mereka untuk memanfaatkan teknologi yang ada, memungkinkan penyebaran cepat di lapangan. Dengan menggunakan sensor dan kemampuan yang sudah terintegrasi ke dalam smartphone, tablet, dan perangkat VR, alat penilaian ini dapat dengan mudah diadaptasi untuk digunakan dalam pengaturan operasional dengan biaya yang dikurangi secara signifikan.
“Kami dapat segera menerapkan algoritma canggih kami ke data yang dikumpulkan dari perangkat ini, tanpa perlu pengembangan perangkat keras yang mahal dan memakan waktu,” kata Smalt. “Dengan memanfaatkan kemampuan teknologi yang tersedia secara komersial, kami dapat dengan cepat memberikan wawasan yang berharga dan meningkatkan metode penilaian tradisional.”
Membawa kemampuan baru dan AI untuk penginderaan kesehatan otak ke lingkungan operasional adalah tema di beberapa proyek di laboratorium. Contoh lain adalah Eyeboom (Sistem Pemantauan Overpressure Overpressure), elektrookulografi dan keseimbangan), teknologi yang dapat dipakai yang dikembangkan untuk kekuatan khusus AS untuk memantau paparan ledakan. Eyeboom terus memantau gerakan mata dan tubuh pemakainya karena mereka mengalami energi ledakan, dan memperingatkan potensi bahaya. Untuk program ini, laboratorium mengembangkan algoritma yang dapat mengidentifikasi potensi perubahan dalam fisiologi yang dihasilkan dari paparan ledakan selama operasi, daripada menunggu check-in.
Ketiga teknologi dalam pengembangan menjadi fleksibel, sehingga mereka dapat disesuaikan untuk penggunaan lain yang relevan. Misalnya, alur kerja dapat memasangkan kemampuan pemantauan Eyeboom dengan tes siap dan mindscape: Eyeboom akan terus memantau risiko paparan dan kemudian meminta pemakainya untuk mencari penilaian tambahan.
“Banyak kali, penelitian berfokus pada satu modalitas spesifik, sedangkan apa yang kami lakukan di laboratorium adalah mencari solusi holistik yang dapat diterapkan untuk berbagai tujuan,” kata Smalt.
Mindscape sedang menjalani pengujian di Pusat Militer Nasional Walter Reed tahun ini. Siap akan diuji dengan Institut Penelitian Kedokteran Lingkungan Angkatan Darat AS (USariem) pada tahun 2026 dalam konteks kurang tidur. Smalt dan Quatieri juga melihat teknologi menemukan penggunaan dalam pengaturan sipil – di sela -sela acara olahraga, di kantor dokter, atau di mana pun ada kebutuhan untuk menilai kesiapan otak.
Mindscape sedang dikembangkan dengan validasi klinis dan dukungan dari Stefanie Kuchinsky di Pusat Medis Militer Nasional Walter Reed. Quatieri dan timnya sedang mengembangkan tes siap bekerja sama dengan Jun Maruta dan Jam Ghajar dari The Brain Trauma Foundation (BTF), dan Kristin Heaton dari Usariem. Tes didukung oleh pedoman berbasis bukti bersamaan yang dipimpin oleh BTF dan inisiatif TBI militer di Uniform Services University.
