I
moderni aerei militari
impongono ai piloti
elevatissime richieste percettive, cognitive e decisionali, spesso in condizioni operative caratterizzate da stress, pressione temporale e carichi di lavoro prolungati. In questo contesto, la
fatigue
mentale
rappresenta uno dei principali fattori di rischio per la sicurezza del volo e per l’esito delle missioni. Numerosi studi hanno dimostrato come la fatigue
comprometta processi cognitivi chiave quali l'attenzione, la vigilanza, la velocità di elaborazione, la
consapevolezza situazionale (Situation Awareness) e
decision making, aumentando significativamente il
rischio di errore umano. In ambito militare, tali errori possono tradursi non solo in fallimenti di missione, ma anche in
incidenti potenzialmente fatali.
Nonostante gli aeromobili moderni siano dotati di centinaia di sensori per il monitoraggio dei sistemi di bordo,
lo stato fisiologico e cognitivo del pilota
rimane raramente monitorato in modo continuo e oggettivo. Questo rappresenta un limite rilevante, soprattutto alla luce delle crescenti evidenze che indicano la fatica come uno dei problemi più difficili da gestire nei sistemi aeronautici ad alta affidabilità. In questo scenario si inserisce il lavoro di McDonald et al. (2025), che propone una soluzione innovativa di
monitoraggio e mitigazione della fatica in tempo reale, basata sull’integrazione di elettrooculografia (EOG) e stimolazione non invasiva del nervo vago, in un sistema
closed-loop compatibile con l’uso del casco avionico.
La fatigue in ambito aeronautico
La fatigue in aviazione non è un fenomeno unidimensionale, ma il risultato dell’interazione tra:
- fattori circadiani,
- durata e intensità del carico cognitivo,
- stress operativo,
- complessità del compito,
- condizioni ambientali.
Tradizionalmente, la gestione della fatigue si è basata su:
- limiti di orario (duty time),
- strategie di riposo,
- interventi farmacologici (stimolanti).
Negli ultimi anni, tuttavia, la
neuromodulazione è emersa come una promettente strategia non farmacologica per sostenere l’attenzione e la vigilanza. In particolare, la
stimolazione transcutanea del nervo vago (tVNS) è stata associata a miglioramenti dell’arousal, della regolazione autonoma e delle funzioni cognitive, con un profilo di sicurezza elevato. Affinché un intervento di neuromodulazione sia realmente efficace in ambito operativo, è però necessario:
- monitorare in modo continuo lo stato del pilota;
- attivare la stimolazione
in modo adattivo, solo quando necessario.
Da qui l’interesse per sistemi
closed-loop, capaci di rilevare segnali fisiologici affidabili e di intervenire in tempo reale.
Il dispositivo GOE-Stim: caratteristiche e progettazione
Il sistema descritto nello studio, denominato
GOE-Stim, consiste in una fascia indossabile progettata per essere
compatibile con il casco di volo, requisito essenziale in ambito militare.
Dal punto di vista ergonomico e ingegneristico, il dispositivo presenta:
- una fascia flessibile in silicone con struttura esterna rigida;
- un design orientato a comfort, stabilità dei sensori e sicurezza aeronautica;
- piena compatibilità con caschi avionici.
Il cuore del sistema è l’integrazione di:
- sensori di elettrooculografia (EOG), posizionati in modo ottimizzato per acquisire segnali oculari ad alta fedeltà;
- un sistema elettronico per elaborazione dei dati e comunicazione wireless;
- un modulo di
stimolazione transcutanea del nervo vago.
L’elettrooculografia è particolarmente interessante in aviazione perché i
movimenti saccadici oculari rappresentano un indicatore sensibile dello stato di vigilanza e di affaticamento cognitivo, con un’elevata robustezza anche in ambienti operativi complessi.
Metodologia e validazione operativa
La validazione del GOE-Stim è stata condotta attraverso una serie di test progressivi, sia a terra sia in volo.
I test hanno incluso:
- verifiche di compatibilità elettromagnetica;
- valutazione di eventuali interferenze con sistemi critici di bordo (magnetometro e GPS);
- test di affidabilità operativa in condizioni reali di volo.
Presso la Embry-Riddle Aeronautical University sono state valutate in particolare:
- interferenze elettromagnetiche;
- stabilità del segnale EOG durante le fasi di volo;
- assenza di impatto sui sistemi avionici.
Ulteriori test condotti da QUASAR hanno incluso:
- compiti di spatial cueing;
- task computerizzati di resource management,
per verificare la sensibilità del sistema ai movimenti oculari e la qualità del segnale acquisito.
I risultati dello studio sono rilevanti sotto diversi profili.
Dal punto di vista
tecnico-fisiologico, il dispositivo ha dimostrato:
- elevata sensibilità nella rilevazione dei movimenti saccadici, anche con ampiezze minime (≈1°);
- stabilità del segnale EOG anche in presenza di attività di cockpit e avviamento motori;
- assenza di degradazione del segnale in volo.
Dal punto di vista
della sicurezza aeronautica, i test hanno mostrato che:
- il GOE-Stim non interferisce con magnetometro o GPS;
- i parametri rimangono ampiamente al di sotto delle soglie di rischio;
- il funzionamento è continuo e affidabile in volo.
Questi risultati supportano la
fattibilità operativa di un sistema di monitoraggio fisiologico indossabile in ambito aeronautico militare.
Implicazioni per la psicologia dell’aviazione e i fattori umani
Dal punto di vista della
psicologia dell’aviazione, questo studio rappresenta un passo significativo verso:
- il superamento di una visione “statica” della fatica;
- l’introduzione di un
monitoraggio dinamico dello stato cognitivo del pilota;
- l’integrazione tra neuroscienze applicate, human factors e sicurezza del volo.
Il concetto di
closed-loop neuroergonomics apre scenari nuovi:
- supporto adattivo alla performance;
- mitigazione in tempo reale dei cali di vigilanza;
- riduzione del carico cognitivo in fasi critiche della missione.
È importante sottolineare che gli autori presentano il GOE-Stim come
strumento di ricerca, non ancora come dispositivo operativo certificato. Tuttavia, il potenziale applicativo è evidente, non solo in ambito militare, ma anche in prospettiva civile, ad esempio per i voli a lungo raggio, le operazioni ad alta automazione e i contesti organizzativi complessi.
Sintesi
Il lavoro di McDonald et al. dimostra la
fattibilità tecnica e operativa di un sistema indossabile, compatibile con casco di volo, in grado di:
- monitorare segnali fisiologici rilevanti per la fatica;
- integrare neuromodulazione non invasiva;
- operare in modo sicuro in ambiente aeronautico reale.
Per la psicologia dell’aviazione, questo studio rafforza l’idea che il futuro della sicurezza e della performance passi sempre più attraverso la
misurazione oggettiva dello stato umano, integrata nei sistemi di volo, in un’ottica di supporto e non di controllo.
