Name: 大脑皮质功能和神经在更改重力条件下的性能之间的一致性 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-05-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 29 s
Description: 了解如何使用脑电图和近红外光谱技术监测失重和超重条件下的大脑皮层功能变化。该方法结合电生理与血流动力学记录，为航天任务中的认知健康对策开发提供关键数据支持。

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我们感谢Brain Products GmbH提供设备、专业知识和帮助。本研究由德国经济与技术部通过德国航天局（DLR）的资助（项目编号50WB0819）提供资金支持。

1. 实验步骤
<ol>
 <li>飞行前地面准备——受试者的准备工作在机场的单独房间内进行（飞行前1-2小时）
 <ol>
 <li>安装 EEG/NIRS 帽
 <ol>
 <li>使用 EEG 帽将电极和近红外传感器（NIR传感器）固定在头皮上。该方法可确保传感器位置准确。</li>
 <li>帽的尺寸根据受试者头部大小确定。</li>
 <li>操作人员需确认帽的位置正确：Cz电极位于头顶点（鼻根与枕外隆凸中点），PO9-PO10 和 Fp1-Fp2 电极保持水平，帽体对称。</li>
 <li>心率电极放置于胸部。</li>
 </ol>
 </li>
 <li>降低阻抗
 <ol>
 <li>将 Brain Products actiCAP 电极连接至控制盒。</li>
 <li>每个电极均带有LED灯，在开始阻抗测量时变为红色。</li>
 <li>使用钝头针将电极尖端处的头发拨开。</li>
 <li>在电极尖端与皮肤表面之间注入导电凝胶。</li>
 <li>随着阻抗降低，LED灯颜色发生变化：初始红色变为黄色，当达到目标阻抗值时，黄色变为绿色。</li>
 <li>目标阻抗值为 25 kOhm，因为有源电极在此值以下可提供良好的信噪比，因此帽的准备工作快速且便捷。</li>
 <li>操作人员依次处理参考电极和接地电极，并对所有其他电极重复上述步骤。</li>
 </ol>
 </li>
 </ol>
 </li>
 <li>飞行前机上准备
 <ol>
 <li>预测量
 <ol>
 <li>将受试者安置于实验装置中，安全带松散固定。</li>
 <li>连接电缆，电池充电。</li>
 <li>操作人员启动 EEG 和 NIRS 模块，检查连接状态及 EEG/NIRS 信号质量。</li>
 <li>记录静息态 EEG/NIRS 数据，受试者无需执行任何任务。</li>
 <li>停止记录。</li>
 <li>受试者在地面执行认知任务。该认知任务为注意力/计算任务（<a href="http://itunes.apple.com/us/app/chalkboard-challenge/id317961833?mt=8">http://itunes.apple.com/us/app/chalkboard-challenge/id317961833?mt=8</a>），要求受试者判断方程两侧中哪一侧数值更大，评估其反应速度与准确性。</li>
 </ol>
 </li>
 <li>设备存放
 <ol>
 <li>操作人员在起飞前将摄像机和 iPhone 存放妥当。</li>
 </ol>
 </li>
 </ol>
 </li>
 <li>飞行中测量
 <ol>
 <li>准备
 <ol>
 <li>操作人员将摄像机安装至扶手并开始录像。</li>
 <li>将 iPhone 放置于受试者大腿上方。</li>
 <li>操作人员启动 EEG 和 NIRS 模块，检查 EEG/NIRS 信号质量，并开始记录。</li>
 </ol>
 </li>
 <li>测量
 <ol>
 <li>受试者在第11-15次和第16-20次抛物线飞行期间的两个阶段中执行认知任务。任务在失重或正常重力条件下随机进行。前10次抛物线飞行期间仅记录静息态 EEG/NIRS 数据。若此前测量数据缺失，则使用最后几次抛物线飞行的数据（见图1）。</li>
 <li>操作人员监控记录过程并向受试者发出指令，同时记录所有认知测试的结果和时间。</li>
 </ol>
 </li>
 </ol>
 </li>
 <li>飞行后地面测量
 <ol style="list-style-type:none;">
<li>
 <ol>
 <li>进行静息态 EEG/NIRS 测量。</li>
 </ol>
</li>
 </ol>
 </li>
</ol>
我们预期在失重状态下脑部激活程度会增加，这一点此前已有研究显示（Schneider 等，2008年及2009年）。我们进一步预期在失重状态下前额脑区的氧合组织会增加，而在超重状态下氧合组织会减少。与飞行前和飞行后相比，注意力任务在整个飞行过程中应会受损，且在失重状态下可能受损更严重，这可能是由于失重状态下中枢激活和觉醒水平更高所致。
2. 代表性结果
通过绘制从超重状态向失重状态转变的过程，我们观察到在失重开始后2000 - 2350毫秒，额叶皮层的脑皮层活动增强，而颞叶和枕叶皮层的活动减弱（图2a,b）。sLORETA分析将这一额叶活动增强定位于背外侧前额叶皮层的Brodmann 9区，该区域已知参与执行功能，在运动规划、组织与调控过程中整合感觉与记忆信息（图3a, b）。此外，受试者2还显示出Brodmann 6区（即前运动皮层）的活动增强，该区域在身体稳定过程中的感觉引导中起重要作用（见图3b）。
在前10个抛物线飞行阶段的平均结果中，近红外光谱分析显示，两名受试者在超重力条件下脱氧血红蛋白（HHb）浓度降低，而在失重状态下氧合血红蛋白（O2Hb）浓度升高。对于受试者1的HHb，在失重前的超重力阶段呈现上升趋势，在失重期间以及失重后的超重力阶段则出现下降。该受试者的O2Hb在抛物线飞行结束后10至15秒恢复至基线水平。相比之下，受试者2在失重前的超重力阶段表现出轻微上升，同时伴随O2Hb的下降，在失重期间O2Hb上升，在失重后的超重力阶段再次下降。该受试者的O2Hb在抛物线飞行结束后约30秒内仍维持在较低水平（图4a,b）
与飞行前阶段相比，在正常重力条件下执行认知任务导致两名参与者在飞行期间的表现评分下降。仅受试者2在失重状态下表现出评分降低（图5）。
<img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig1.jpg" alt="用于认知任务分析的脑电图/近红外光谱实验时序图，包含休息间隔和参与者数据。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 1"> 
图 1. 抛物线飞行序列。飞行期间任务和测量的顺序；灰色数字表示抛物线次数，带撇号的数字表示抛物线之间较长休息间隔的持续时间。
<img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2a.jpg" alt="脑电时间序列头皮图；电生理数据，事件相关电位图，神经活动。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 2a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2b.jpg" alt="显示随时间变化的大脑活动的脑电地形图序列；神经信号分析示意图。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 2b"> 
图 2 两名受试者从失重前500 ms（处于超重状态）至失重后2500 ms时间范围内的活动映射图。视图为从头顶上方观察；小圆圈表示电极位置，蓝色表示皮层电活动降低，黄色至红色表示皮层电活动增强，单位为微伏（µV）。
<img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3a.jpg" alt="大脑激活模式；fMRI结果；带有颜色标尺指示强度水平的示意图。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Figure 3a"> 
<img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3b.jpg" alt="大脑活动fMRI分析；示意图显示具有热图和颜色标尺的激活区域。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Figure 3b"> 
图3. 两名受试者在失重开始后2000毫秒至2350毫秒时间范围内的LORETA三维视图（上方：自上视图，左下方：自左侧视图，右下方：自后方视图）。红色表示大脑活动增强。
<img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4a.jpg" alt="磁场效应图；显示1G和1.8G梯度下的数据分析；实验结果。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图4a"> 
<img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4b.jpg" alt="静态平衡；ΣFx=0；数据图；实验曲线；平衡分析；力读数图表。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图4b"> 
图4. 在一次抛物线飞行期间的近红外光谱（NIRS）信号变化（红色：含氧血红蛋白，蓝色：脱氧血红蛋白，黑色：重力水平），时间范围涵盖抛物线开始前40秒的正常重力阶段（1G：黄色区域），随后为第一段超重阶段（1.8G：蓝色区域）、失重阶段（0G：红色区域）以及第二段超重阶段（1.8G：蓝色区域），直至抛物线结束后40秒。重力水平以倒置方式显示（信号下降表示重力增加，信号值为0时对应正常重力水平1G）。所示数据为10次抛物线飞行的平均值。
<img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig5.jpg" alt="两名参与者在三个时间段内的数量对比折线图" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 5"> 
图 5. 参与者1（蓝色曲线）和参与者2（红色曲线）在飞行前训练、失重（0G）期间及正常重力（1G）条件下的认知任务表现评分。

<ol><li>Santo, N. G. D. e, Cirillo, M., Kirsch, K. A., Correale, G., Drummer, C., Frassl, W., Perna, A. F., Stazio, E. D. i, Bellini, L., Gunga, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anemia+and+erythropoietin+in+space+flights%5BTitle%5D)+AND+%22Semin+Nephrol%22%5BJournal%5D)">Anemia and erythropoietin in space flights.</a> Semin Nephrol. 25, 379-387 (2005).</li>
<li>Ellis, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collisions+in+space%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Collisions in space.</a> , 4-9 (2000).</li>
<li>Genik, R. J. 2nd, Green, C. C., Graydon, F. X., Armstrong, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+avionics+and+watching+spaceflight+crews+think%3A+generation-after-next+research+tools+in+functional+neuroimaging.+Aviat+Space+Environ+Med+76%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Cognitive avionics and watching spaceflight crews think: generation-after-next research tools in functional neuroimaging. Aviat Space Environ Med 76.</a> , 208-212 (2005).</li>
<li>Schneider, S., Brummer, V., Carnahan, H., Dubrowski, A., Askew, C. D., Struder, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+happens+to+the+brain+in+weightlessness%3F+A+first+approach+by+EEG+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">What happens to the brain in weightlessness? A first approach by EEG tomography.</a> Neuroimage. 42, 1316-1323 (2008).</li>
<li>Schneider, S., Brummer, V., Mierau, A., Carnahan, H., Dubrowski, A., Strueder, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+brain+cortical+activity+during+parabolic+flights+has+no+influence+on+a+motor+tracking+task%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Increased brain cortical activity during parabolic flights has no influence on a motor tracking task.</a> Exp Brain Res. 185, 571-579 (2008).</li>
<li>Schneider, S., Brummer, V., Gobel, S., Carnahan, H., Dubrowski, A., Struder, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parabolic+flight+experience+is+related+to+increased+release+of+stress+hormones%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Parabolic flight experience is related to increased release of stress hormones.</a> Eur J Appl Physiol. 100, 301-308 (2007).</li>
</ol>

本文的制作由Brain Products, GmbH公司赞助。Roland Csuhaj是Brain Products, GmbH公司的员工，该公司生产了本文所使用的一种仪器。

由于迄今为止在极端条件下缺乏脑成像方法，认知功能和精神状态受损背后的神经生理过程尚未得到评估。在本文中，我们能够展示在抛物线飞行过程中大脑皮层活动和氧合水平的变化，并利用脑电图（EEG）结合低分辨率脑电层析成像（LORETA）和近红外光谱（NIRS）技术对这些变化在大脑中的位置进行定位。正如预期，我们发现失重期间大脑皮层电活动增加，且该活动主要定位于前额叶脑区（Brodmann 9区和6区）。结果表明，在重力状态转变后约2000毫秒，大脑皮层活动主要在前额叶区域发生改变。可以推测，Brodmann 6区和9区活动的增强反映了大脑检测和处理重力变化的机制，以维持在重力改变条件下的身体稳定性和运动能力。
关于血流动力学变化，近红外光谱（NIRS）显示，额叶脑区的氧合血红蛋白（O2Hb）在第一阶段超重时显著下降，在失重时则上升，而脱氧血红蛋白（HHb）仅表现出中等程度的变化。因此，这种效应不能单纯归因于血容量的重新分布。更可能的情况是反映了某种脑部自身调节机制，尤其是O2Hb的增加发生在从1.8 G过渡到0 G之前的较长时间段（尤其见图4）。相比之下，在第二阶段超重期间，O2Hb和HHb均下降。
认知任务的结果表明，与飞行前阶段相比，在正常重力或飞行中失重状态下均未出现明显的认知功能损害。根据两名受试者的结果，尚无法明确判断抛物线飞行或失重状态，以及伴随的脑活动和血氧水平升高是否对认知表现产生影响。先前的研究提示，在此背景下压力可能也起一定作用（Schneider et al. 2007），但这两名受试者均未观察到皮质醇浓度的变化。需要进一步的数据来验证这些发现，并实现脑皮层活动变化、血流动力学变化以及认知表现之间的相关性分析。
本文旨在表明，通过结合使用脑电图（EEG）、近红外光谱技术（NIRS）和低分辨率脑电磁断层成像（LORETA），可以监测在不同重力变化阶段大脑皮层活动和氧合水平的局部变化。这些结果对空间研究具有重要意义，将有助于揭示在超重或失重条件下大脑皮层活动的复杂且局部的变化，并将心理或运动测试与大脑的客观变化相关联。下一步是将该方法应用于长期太空任务中。

在重力变化条件下大脑皮层功能与神经认知表现之间的相干性

Coherence between Brain Cortical Function and Neurocognitive Performance during Changed Gravity Conditions

以往关于短期、中期和长期失重状态下认知、心理和/或运动过程的研究仅限于描述性性质，且主要关注心理层面。迄今为止，尚未开展对失重状态下神经生理参数的客观观测——这无疑是因为相关技术和方法手段此前尚不可用——因此，对失重神经生理效应的研究仍处于起步阶段（Schneider et al. 2008）。
尽管正电子发射断层扫描（PET）和磁共振成像（MRI）等成像技术在太空环境中难以应用，但无创的近红外光谱技术（NIRS）却能够在实时绘制脑部血流动力学过程方面发挥作用，该方法相对经济，且即使在极端条件下也可使用。结合脑电图（EEG）技术，可实现对重力变化条件下脑皮层电活动的更精细时间分辨率监测，并实现更精确的源定位，例如通过电层析成像（LORETA）。
既往研究表明，在抛物线飞行期间，正常重力条件下β频段活动增强，而在失重条件下则减弱（Schneider et al. 2008a+b）。倾斜实验揭示了大脑功能的不同变化，提示抛物线飞行中的变化可能反映的是情绪过程，而非血流动力学改变。然而，目前尚不清楚这些变化究竟是重力改变所致，还是脑内血流动力学变化的结果。首次结合脑电图（EEG）/低分辨率脑电磁断层成像（LORETA）与近红外光谱技术（NIRS），将有望同时绘制出失重和减重对大脑血流动力学和电生理过程的影响。最初，这项工作将作为抛物线飞行中一项可行性研究的一部分进行。此后，还计划在中长期太空飞行期间应用这两种技术。
可以假设，血容量的长期重新分布以及随之而来的脑部供氧增加，将导致中枢神经系统发生改变，这些改变也与贫血过程有关，并可能反过来降低机体功能（De Santo et al. 2005），这意味着它们可能对任务的成功与安全性至关重要（Genik et al. 2005，Ellis 2000）。
根据这些结果，有必要制定并实施广泛的应对措施。MARS500 研究的初步结果表明，除了在心血管系统和运动系统方面的意义外，体育运动和身体活动还可能在改善神经认知参数方面发挥作用。然而，在此结论得以充分确立之前，似乎有必要进一步了解重力条件变化对神经生理过程及相关的神经认知功能障碍的影响。

通过抛物线飞行期间的脑电图（EEG）和近红外光谱（NIRS）技术，追踪失重和超重对脑内血流动力学及电生理过程的影响。 
本研究为一项可行性探索，旨在为计划在中长期太空飞行中开展的更复杂实验奠定基础。

以往关于短期、中期和长期失重状态下认知、心理和/或运动过程的研究仅具有描述性，且……

该实验采用脑电图（EEG）与近红外光谱技术相结合的记录方法，旨在确定在失重状态下神经认知功能下降在多大程度上源于血流动力学和电皮层变化的直接效应，还是源于与应激相关的间接效应。通过在抛物线飞行过程中监测参与者的电皮层活动变化（包括微重力阶段、微重力状态以及正常重力阶段），实现上述目标。同时，可利用近红外光谱技术或神经监测方法平行观测前额脑区的血流动力学变化。随后可使用电磁层析成像技术对大脑皮层活动的变化进行定位。最后一步是关联皮层电活动与血流动力学变化。最终结果表明，重力条件改变所引起的血流动力学变化与皮层电生理功能的变化相关。与现有的 MRI 或 PET 等方法相比，该技术的主要优势在于，结合了电层析成像和近红外光谱技术的电子照相术可在极端环境中实施，例如在抛物线飞行或太空飞行中，这些环境具有超重、失重、载荷受限和空间受限等特点。该方法能够测量并关联大脑内神经电活动与血流动力学变化。该技术有助于回答神经生理学和空间研究领域中的关键问题，例如重力条件改变所引发的血流动力学和皮层电活动变化。它有助于明确这些变化在大脑中的具体发生位置，以及这些变化所导致的后果。一旦我们确定了潜在的神经生理学过程，一旦我们明确了在太空失重状态下大脑皮层功能和血流动力学会发生怎样的变化，我们就能够开发出特定的对抗措施，以提高生活质量、任务成功率和任务安全性。因此，该方法可为大脑工作机制提供深入见解，也可应用于其他系统，例如神经系统疾病患者所出现的神经认知功能障碍，或关于大脑运作基本原理的研究。我们最初是在了解到长期在太空生活的宇航员出现神经认知功能下降的情况后，产生了开展此项研究的想法。该方法的可视化演示至关重要，因为数据分析步骤难以掌握，且存在多种数据处理和分析方式。飞行前一至两小时，将受试者带至机场的房间进行实验准备。首先，测量其头围并清洁头皮，以便将集成了近红外光学传感器和接收器的脑电图（EEG）帽佩戴在受试者头部。下一步是标记 FP1 和 FP2 电极的位置。首先，测量鼻根点（nasn）与枕外隆凸（inion）之间的距离，然后从鼻根点向枕外隆凸方向量取该距离的十分之一。从此点开始，沿中线左右两侧分别标记两点，这两点到中线的距离均为头围的二十分之一。帽内含有将要连接到头皮上的电极，并确保传感器处于正确位置。应选择适合受试者头围大小的脑电图（EEG）帽。接着，将帽套上头部。检查参与者的头部及其位置。CZ 电极应位于头顶，FP1 和 FP2 电极以及 O1 和 O2 电极应处于水平位置并准确对准标记。固定下颌带以确保帽状电极保持对称且位置正确。接下来，放置心率电极，可使用一个 EEG 电极，将传感器置于参与者胸部。现在将电极的阻抗降至最低，并检查信号传导情况。每个电极都包含LED灯，在开始阻抗测量时将被读取。使用钝头针将毛发从电极尖端移开，并在电极尖端与皮肤表面之间注入导电凝胶，首先从参考电极和接地电极开始。随着凝胶的注入，LED灯的颜色会随着阻抗的降低而发生变化，初始的红色将先变为黄色，再变为绿色。当阻抗达到25千欧姆的目标值时，电极的工作状态将在此目标值或更低阻抗下提供良好的信噪比。该步骤需对所有帽状电极重复进行。当两名参与者的电极帽准备就绪后，研究人员会向他们讲解抛物线飞行的详细信息以及实验的时间安排。向参与者展示从第0个到第30个抛物线阶段的示意图概览及相应需执行的任务。同时，研究人员还会回顾测试开始与停止时的口头指令，明确说明何时以及如何启动和终止测试。最后，将受试者带至飞机上进行登机前飞行准备。登机后，受试者在实验装置中彼此相邻就座，安全带松散系好。脑电图（EEG）电缆连接至电极控制盒，电极控制盒再连接至放大器。接下来，将神经OID和接收器固定到脑电帽的OID支架中。此时启动脑电NERS模块，该模块用于控制连接性和信号质量。然后启动神经信号和脑电图软件，并建立用于记录的工作区。打开数据后，输入文件名、采样频率和导联方式。如果任何信号不理想，则重新调整脑电图（EEG）的阻抗值或神经的数据采集（DAQ）值，或根据需要注入更多凝胶。此时，开始记录脑电图和神经信号，并采集静息状态下的prem测量数据。此时，受试者无需执行任何任务，但应保持静止放松，并闭上双眼。记录持续三分钟后停止。休息期结束后，受试者将进行认知任务“黑板挑战”的基线测试。最后，关闭所有设备，并断开脑电图电极控制箱以及护士的光学刺激器和接收器的连接。包括摄像机和iPhone在内的所有设备均存放于指定舱室内，以准备起飞。机上飞行实验在飞机达到巡航高度后开始。首先将视频摄像机安装至扶手上，然后启动视频录制。接下来，让参与者坐在座位上，并将安全带松松系好。参与者至少应从零抛物线飞行阶段持续坐到第25次抛物线飞行阶段。使用魔术贴将iPhone固定在参与者的上腿部。现在，已连接脑电图（EEG）电极控制箱，并将神经光刺激器和接收器固定在帽内的光刺激固定装置中。启动EEG和神经刺激模块，通过检查EEG阻抗和神经刺激数据采集（NS DAQ）值来验证EEG神经信号的质量。随后进行三分钟的静息状态记录。第一个抛物线飞行段，即指定为“抛物线零段”，将用于让参与者适应实验流程以及重力条件的变化。随后，在第一至第十个抛物线飞行段期间，仅记录参与者闭眼静坐时的静息态脑电图（EEG）数据。接下来，参与者将准备进行认知任务，这些任务将在两个由五个抛物线飞行段组成的区块中完成。记录过程由操作员控制，操作员向参与者发出指令，并保存认知测试的结果和时间。在此认知处理任务中，参与者需判断方程的哪一侧数值更大，程序会记录参与者的反应速度和准确性。系统将根据参与者的准确率、反应速度以及在抛物线11至15阶段中所达到的最高难度等级，给出最终的高分成绩。参与者一将在零重力条件下执行此任务，而参与者二在1G条件下执行。随后，在第16至第20次抛物线飞行期间，参与者一将在1G条件下执行此任务，而参与者二在零重力条件下偶尔执行。在抛物线飞行序列期间，以及第一次抛物线飞行前和最后一次抛物线飞行后，均会记录休息状态下的测量数据。最后10次抛物线飞行可用于重复任何先前的测量或实验。返回地面后，参与者和操作员可暂时离开飞机，随后重新进入实验装置，为后续测量做好各项准备。此时，再次进行静息态脑电图（EEG）的护理测量。当所有记录完成后，将电极帽从参与者头部取下，实验即通过低分辨率脑电磁断层成像（Loretta）结束。可以确定前额叶皮层活动的个体变化。对于参与者一，在微重力开始后2000毫秒发生的脑活动变化定位于布罗德曼9区，该区域属于背外侧前额叶皮层。这一脑区在运动规划的组织与调控过程中，对感觉信息与记忆信息的整合具有重要作用。对于参与者二，这些变化可定位于布罗德曼九区以及布罗德曼六区，即前运动皮层，后者以其在身体稳定过程中感觉调节的作用而著称。下一条曲线显示了前额脑区的近红外光谱。黑色曲线表示G水平。黄色背景表示正常重力。蓝色背景表示超重力，粉色背景表示预期的微重力。在微重力阶段，氧合血量如红线所示出现下降，随后在微重力阶段又出现增加。另一位参与者的实验结果与此图所示类似。有趣的是，如蓝色曲线所示的去氧血量在第一次高通气（HyperV）阶段或失重阶段并未表现出一致的变化趋势，但在两名受试者中均显示在第二次高通气阶段有所下降。该图展示了两名受试者在训练期间三个测量时间点的认知任务表现，分别是在飞行前零重力（zero Gs）条件下测量、飞行期间测量以及飞行期间在1个重力加速度（one G）条件下测量的结果。不同受试者的评分存在差异，表明此前报道的抛物线飞行期间出现的神经认知功能下降很可能是由个体应激反应所致。观看本视频后，您应能够充分理解如何实施“e, e, g 和膝盖”联合技术，以及如何同步监测大脑皮层电活动和血流动力学变化。在实施该操作过程中，重要的是要检查信号质量，并持续监测受试者的行为表现。这些技术可能为研究大脑皮层功能以及探索微重力对大脑皮层功能影响的研究人员开辟新的途径，一旦我们明确了这些机制，就可能为患者、宇航员以及普通人群带来帮助。

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在7T磁共振断层扫描中测量磁性前庭刺激对眼震、自我运动感知及认知表现的影响

本文介绍了一种新颖、简短且主动的空间导航任务，可同时评估空间导航能力和情景记忆能力。重要的是，空间导航与情景记忆能力相互关联，且该任务对运动干预具有敏感性。...

评估人类在虚拟空间中的空间导航能力及其对运动的敏感性

该方法探讨了视动和全身旋转过程中视觉与前庭觉对凝视稳定性的贡献。通过视觉、前庭觉以及视听觉联合试验实施刺激。每项试验中，扭转性眼动增益和眼震频率作为感觉特异性运动信息向反射性脑干反应的皮层下传递通路的指标。...

利用眼动追踪评估视觉与前庭输入在翻滚平面中对皮层下运动处理的相对重要性

我们采用脑磁图和脑电图（MEG/EEG），结合磁共振成像（MRI）获取的解剖学信息，来绘制与听觉注意相关的皮层网络动态图谱。...

利用同步脑磁图/脑电图与基于解剖约束的最小范数估计绘制皮层动态：以听觉注意为例

了解如何使用脑电图和近红外光谱技术监测失重和超重条件下的大脑皮层功能变化。该方法结合电生理与血流动力学记录，为航天任务中的认知健康对策开发提供关键数据支持。

在重力变化条件下大脑皮层功能与神经认知表现之间的相干性

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