Beurteilung von schülergebundenen Veränderungen in Locus Coeruleus-vermittelter Erregung, die durch Trigeminusstimulation ausgelöst wird

Der Locus coeruleus ist eine tiefe Gehirnstruktur, die Verhaltenserregung reguliert, Aufmerksamkeit, und kognitive Leistungsfähigkeit. Seine Aktivität kann indirekt durch Messung der Pupillengröße aufgezeichnet werden. Dieser Ansatz ermöglicht die Überprüfung, wo die Reize, die die kognitive Leistungsfähigkeit steigern, wie die Gemina-Stimulation, die LC-Aktivität modulieren, wenn sich der Durchmesser in der Pupillengröße ändert.

Experimentelle Beweise deuten darauf hin, dass neurodegenerative Erkrankungen mit Locus Coeruleus Dysfunktion verbunden sind. Der derzeitige Ansatz wird den Weg für die Modulation des geminalen Inputs zum Locus coeruleus zu therapeutischen Zwecken ebnen. Demonstriert wird das Verfahren mit Tommaso Banfi von Vincenzo De Cicco, einem professionellen Arzt und Odontologen.

Um das Experiment durchzuführen, werden ein kommerziell erhältliches Stück Kaugummi, das als weiches Pellet bezeichnet wird, und ein Siliziumkautschukpellet, das als hartes Pellet bezeichnet wird, benötigt. Auch ein Tangram-Puzzle muss für die haptische Aufgabe vorbereitet werden. Geben Sie für Protokoll 1 ein Papier an, das drei 10 mal 10 numerische Matrizen zum Thema anzeigt, und bitten Sie den Betreffenden, die Matrixlinien sequenziell zu scannen, während sie einen Bleistift verwenden, um so viele Zielzahlen, die über jeder Matrix angegeben sind, innerhalb von 15 Sekunden anzukreuzen, um die kognitive Ausgangsleistung des Subjekts zu messen.

Bewerten Sie dann den Leistungsindex, die Scanrate und die Fehlerrate manuell. Um die Grundpupillengröße zu messen, setzen Sie das Motiv in einem optimalen Arbeitsabstand von 56 Millimetern von einem Hornhaut-Topographen-Schüler und erfassen Sie einzelne, separate Kameraaufnahmen der linken und rechten Pupillen unter einer konstanten Beleuchtung von 40 Lux. Um die Pupillengröße während einer tangram haptischen Aufgabe zu bewerten, legen Sie eines der Teile aus dem Puzzle in die Hand des Subjekts, und bitten Sie das Subjekt, das Stück an den Tangram zurückzugeben, während sie die Pupillengröße des Motivs aufzeichnen.

Um die Pupillengröße während der haptischen Aufgabe zu messen, erfassen Sie die Fotos, während das Subjekt die zweite von zwei Aufgabenwiederholungen zu Beginn der Rätseloberflächenerkundung durchführt. Bewertung der linken und rechten Pupillengröße durch direkte Erfassung der von der Software angezeigten Werte in Millimetern. Subtrahieren Sie dann die ruhende Pupillengröße von der Pupillengröße während der haptischen Aufgabe, um die aufgabenbezogene Mydriasis zu berechnen und den Durchschnittswert für den rechten und linken Schüler zu erhalten.

Als nächstes bitten Sie das Subjekt, ein selbstverwaltetes weiches Pellet zu kauen, so dass das Subjekt spontan sowohl die Rate des Kauens als auch die bevorzugte Mundkauseite wählen kann. Nach einer Minute, stellen Sie dem Thema ein neues weiches Pellet, und bitten Sie das Subjekt, die Kauseite für eine weitere Minute des Kauens zu wechseln. Unmittelbar danach, beenden Sie die Kauübung, bewerten Sie die Leistung des Probanden im Matrizentest, wie gezeigt, während die Pupillengröße sowohl im Ruhezustand als auch während der haptischen Aufgabe gemessen wird.

30 Minuten nach dem Ende der Kauübung, bewerten Sie die Leistung des Themas und die Pupillengröße, sowohl im Ruhezustand als auch während der haptischen Aufgabe. Für Protokoll zwei statten Sie das Motiv mit dem tragbaren Pupillometer-Eyetracker aus, der mit einer 3D-gedruckten Glasrahmenstruktur ausgestattet ist, und passen Sie die Position der beiden auf dem Rahmen montierten Infrarotkameras so an, dass die Augen des Motivs mit dem Sichtfeld der Kameras im Fokus stehen. Mit einem kalibrierten logarithmischen Lichtsensor, der auf dem tragbaren Pupillometerrahmen montiert ist, um kontinuierlich und gleichzeitig die Umgebungsbeleuchtung aufzuzeichnen, erfassen Sie Bilder der ruhenden Schüler des Fachs mit einer Abtastrate von 120 Hertz innerhalb der tragbaren Pupillometer-Software für 20 Sekunden.

Um die Basisdaten über die kognitive Leistung zu erhalten, erfassen Sie die Größe der Schüler, während das Fach den Spinnler-Tognoni-Test durchführt. Erhöhen Sie die linke und rechte Pupillengröße im Ruhezustand und während des Spinnler-Tognoni-Tests manuell, indem Sie die erworbenen Werte für jeden Schüler durchschnittlich mittelisieren. Berechnen Sie dann die aufgabenbezogene Mydriasis, wie gezeigt, um die Durchschnittswerte für die linken und rechten Schüler zu erhalten.

Als nächstes bitten Sie das Subjekt, ein selbstverwaltetes weiches Pellet zu kauen, so dass das Subjekt spontan sowohl die Rate des Kauens als auch die Mundkauseite wählen kann. Nach einer Minute, stellen Sie dem Thema ein neues weiches Pellet, und bitten Sie das Subjekt, die Kauseite für eine zusätzliche Minute des Kauens zu wechseln. Bewerten Sie unmittelbar am Ende der Kauübung die ruheruhe Pupillengröße sowohl in der Leistung als auch in der Pupillengröße während des Matrizentests.

30 Minuten nach dem Ende der Kauübung, bewerten Sie sowohl die Pupillengröße im Ruhezustand als auch die Leistungspupillengröße während des Matrizentests. In diesem repräsentativen Beispiel wurde der Leistungsindex kurz nach dem Kauen eines harten oder eines weichen Pellets erhöht. Nach 30 Minuten hielt die Leistungssteigerung jedoch nur für das harte Pellet an.

Zwei Kontrollbedingungen, wie z. B. mangelnde Aktivität und Handgriffübungen, wirkten sich negativ auf die Leistung aus, wobei die Tendenz zur Erholung nach 30 Minuten bestand. Qualitativ ähnliche Veränderungen wurden für die aufgabenbezogene Mydriasis in demselben Thema beobachtet, das im vorherigen Diagramm angezeigt wurde. Im kontinuierlichen Erfassungsmodus des Instruments sind die einzelnen Einzelproben repräsentativ für den endgültigen Durchschnittswert, da der Pupille innerhalb von fünf Sekunden eine stabile Größe erreicht, wenn das Licht ausgeschaltet ist.

Bei einzelnen Probanden wurde eine starke Korrelation zwischen der Leistung und der aufgabenbedingten Mydriasis nach dem Kauen von harten und weichen Pellets beobachtet. Eine Korrelation ist auch sichtbar, wenn die entsprechenden Änderungen für die Basiswerte normalisiert werden. Noch stärkere Beweise für eine LC-Beteiligung an den stimulierenden Wirkungen des Kauens auf die kognitive Leistungsfähigkeit können gewonnen werden, indem die kaueninduzierten Veränderungen im Leistungsindex mit der Veränderung der Mydriasis korreliert werden, die während der Durchführung desselben Matrizentests beobachtet wurde.

Mit dem Verfahren ist es sehr wichtig, die Umgebungsbeleuchtung sorgfältig zu kontrollieren, da das externe Licht ein wichtiger Determinant für die Größe des Schülers sein kann, was die Ergebnisse verwirrt. Dieses Verfahren könnte mehrere Anwendungen finden, zum Beispiel, wir untersuchen derzeit, ob die Korrektur einer okklusalen Assymmetrie die Leistung steigern kann, indem sie die Locus coeruleus Aktivität beeinflusst.