La coherencia entre la función cerebral cortical y rendimiento neurocognitivo en condiciones de gravedad ha cambiado

Este procedimiento aplica una técnica combinada de registro de EEG y espectroscopia de infrarrojo cercano para determinar hasta qué punto la disminución del rendimiento neurocognitivo en la ingravidez se debe a los efectos primarios de los cambios hemodinámicos y electrocorticales o a efectos secundarios relacionados con el estrés. Esto se logra monitoreando los cambios en la actividad electrocortical de los participantes durante un vuelo parabólico, incluidas las fases de microgravedad, microgravedad y gravedad normal. Los cambios hemodinámicos dentro del cerebro frontal se pueden monitorear en paralelo utilizando espectroscopia de infrarrojo cercano o nervios.

Los cambios en la actividad cortical cerebral se pueden localizar mediante tomografía electromagnética. El paso final es correlacionar los cambios electrocorticales y hemodinámicos. En última instancia, los resultados muestran que los cambios hemodinámicos debidos a las condiciones de gravedad modificadas se asocian con cambios en la función electrocortical.

La principal ventaja de esta técnica sobre los métodos existentes como la resonancia magnética o la PET, es que la electrofotografía combinada con la electrotomografía y la espectroscopia de infrarrojo cercano es factible en entornos extremos como vuelos parabólicos o vuelos espaciales con HyperV, ingravidez, cargas limitadas y espacio limitado, y permite medir y correlacionar cambios en la actividad eléctrica neuronal y cambios hemodinámicos en el cerebro. Este método ayuda a responder preguntas clave en el campo de la neurofisiología y la investigación espacial, como los cambios en las condiciones de gravedad que conducen a cambios hemodinámicos y corticales eléctricos. Es útil responder en qué parte exacta del cerebro ocurren estos cambios y cuáles son las consecuencias de estos cambios.

Una vez que hemos identificado los procesos neurofisiológicos subyacentes, una vez que hemos identificado lo que sucede con la función cortical del cerebro y con la hemodinámica mientras estamos en el espacio, mientras estamos en ingravidez, somos capaces de desarrollar contramedidas específicas para mejorar la calidad de vida, el éxito de la misión y la seguridad de la misión. Por lo tanto, este método puede proporcionar información sobre los mecanismos de funcionamiento del cerebro, o también podría aplicarse a otros sistemas como las deficiencias neurológicas de los pacientes neurológicos, o la idea fundamental de cómo funciona nuestro cerebro. La primera vez que tuvimos la idea de esta investigación fue cuando oímos hablar de los decrementos neurocognitivos de los astronautas que vivían en el espacio.

La demostración visual de este método es fundamental porque es difícil aprender los pasos de análisis porque hay muchas formas de tratar y analizar los datos una o dos horas antes del vuelo. Los participantes son llevados a una sala en el aeropuerto para prepararse para los experimentos. En primer lugar, se mide el circunferencia de la cabeza y se limpia el cuero cabelludo para poder colocar en la cabeza del participante el gorro de electroencefalograma con el optos de enfermería y el receptor integrados.

El siguiente paso es marcar las posiciones de los electrodos FP uno y FP dos. Primero, la distancia entre el nasn y el inion se mide a continuación a una distancia, una décima parte del camino entre el Sian y el inion. A partir del Sian, se hacen dos marcas a la izquierda y a la derecha de la línea media a una distancia que es una veinteava parte de la circunferencia de la cabeza.

El gorro contiene los electrodos que se conectarán al cuero cabelludo y asegura la correcta posición de los sensores. Se elige un gorro de electroencefalograma que sea apropiado para el tamaño de la cabeza del participante. A continuación, se tira de la tapa.

Se comprueba la cabeza del participante y su posición. El electrodo CZ debe estar en el vértice y los electrodos FP uno y FP dos, y los electrodos O uno y O2 deben estar horizontales y en las marcas, se sujeta una correa para la barbilla para asegurar que la tapa permanezca en una posición simétrica y adecuada. A continuación, se coloca el electrodo de frecuencia cardíaca, para ello se puede utilizar un electrodo de EEG y se coloca el sensor en el pecho del participante.

Ahora se minimiza la impedancia de los electrodos y se comprueba la conducción de la señal. Cada electrodo contiene LED, que se leerán cuando se inicie la medición de impedancia. El pelo se aleja de la punta del electrodo con una aguja de punta roma, y se inyecta gel entre la punta del electrodo y la superficie de la piel, empezando por los electrodos de referencia y de tierra.

A medida que se inyecta el gel, el color de los LED cambiará a medida que disminuya la impedancia, de modo que el color rojo inicial primero se convertirá en amarillo y luego en verde. A medida que el valor de impedancia objetivo se alcanza a 25 kilo ohmios, el acto de los electrodos proporcionará una buena relación señal/ruido en o por debajo de este valor objetivo. Este procedimiento se repite para todos los electrodos de tapa.

Una vez que se prepara la tapa del electrodo para ambos participantes, se les dan instrucciones sobre los detalles del vuelo parabólico y el cronograma experimental que se seguirá. Se presenta a los participantes una visión general esquemática de la parábola cero a la 30 y las tareas a realizar. Además, se revisan los anuncios verbales que detallan cuándo y cómo iniciar y detener las pruebas.

Finalmente, los participantes son llevados al avión para la preparación del vuelo a bordo. Una vez a bordo, los participantes se sientan uno al lado del otro en la configuración experimental, y los cinturones de seguridad se abrochan sin apretar. Los cables de EEG están conectados a la caja de control de electrodos y la caja de control de electrodos está conectada al amplificador.

A continuación, los nervios OID y el receptor se fijan en el soporte de OID en el gorro de EEG. En este punto, se inicia el módulo EEG NERS. Esto controla la conectividad y la calidad de la señal.

A continuación, se pone en marcha el software de nervios y EEG y se crea un espacio de trabajo para registrar. Se abren los datos. A continuación, se introduce el nombre del archivo, la frecuencia de grabación y el montaje.

Si alguna señal no es óptima. Los valores de impedancia para el EEG o los valores de DAQ para los nervios se reajustan o se inyecta más gel según sea necesario. En este punto, se inicia el registro del EEG y la señal nerviosa y se recogen las mediciones prem del estado de reposo.

Los participantes no tienen ninguna tarea en este punto, pero deben permanecer quietos, relajados y mantener los ojos cerrados. La grabación se detiene después de tres minutos. Después del período de descanso, los participantes realizarán una prueba de referencia del desafío de la pizarra de tareas cognitivas.

Finalmente, se apagan todos los dispositivos y se desconecta la caja de control de electrodos de EEG, así como los optos y el receptor de la enfermera. Todo el equipo, incluida la cámara y los iPhones, se almacenan en un compartimento para la preparación del despegue para los experimentos en vuelo. Una vez que la aeronave ha alcanzado una altitud de crucero, el primer paso es montar la cámara de video en el pasamanos y luego iniciar la grabación de video.

A continuación, los participantes se colocan en sus asientos y se abrochan los cinturones de seguridad sin apretar. Los participantes deben permanecer sentados al menos desde la parábola cero hasta la 25. Los iPhones se sujetan a la parte superior de la pierna de los participantes con Velcro.

Ahora, la caja de control del electrodo del EEG está conectada y los nervios optos y el receptor se fijan en el soporte óptico de la tapa. Se pone en marcha el módulo de EEG y nervios y se verifica la calidad de la señal nerviosa del EEG comprobando la impedancia del EEG y los valores NS DAQ. La grabación del descanso se realiza durante tres minutos.

La primera parábola, que se designa como parábola cero, se utilizará para permitir que los participantes se adapten al procedimiento y al cambio en las condiciones de gravedad. Luego, durante la parábola del uno al 10, solo se registra a la enfermera de EEG en estado de reposo mientras los participantes se sientan en silencio en sus asientos con los ojos cerrados. A continuación, se prepara a los participantes para las tareas cognitivas que se realizarán durante dos bloques de cinco parábolas.

La grabación es controlada por el operador que da instrucciones a los participantes y también guarda los resultados de las pruebas cognitivas y los tiempos. En esta tarea de procesamiento cognitivo, el participante identifica qué lado de una ecuación es mayor que la otra velocidad y precisión del participante. El programa registra la respuesta y se da una puntuación final más alta, que depende de la precisión, la velocidad y el nivel más alto que el participante alcanzó durante la parábola 11 a la 15.

El participante uno realizará esta tarea en gravedad cero y el participante en una gravedad media. Luego, durante la parábola 16 a la 20, el participante uno realizará esta tarea en gravedad y el participante dos en gravedad cero de vez en cuando. Las mediciones de reposo se registran durante la secuencia parabólica, así como antes de la primera y después de la última parábola. Las últimas 10 parábolas se pueden utilizar en caso de que sea necesario repetir mediciones o experimentos anteriores.

Una vez de vuelta en tierra, los participantes y el operador pueden abandonar el avión temporalmente antes de volver a la configuración experimental y preparar todo para las mediciones posteriores. En este momento, se repiten las mediciones de la enfermera de EEG en estado de reposo. Una vez que se completa todo el registro y se retira la tapa del participante, el experimento se finaliza utilizando una tomografía electromagnética cerebral de baja resolución o Loretta.

Es posible determinar cambios individuales en la actividad cortical frontal del cerebro. Para el participante uno, el cambio que ocurrió 2000 milisegundos después del comienzo de la microgravedad se localizó en el área nueve de Broadman, que pertenece a la corteza prefrontal lateral dorsal. Esta región desempeña un papel importante en la integración de la información sensorial y mnemotécnica en el curso de la planificación, organización y regulación motora.

Para el participante dos, estos cambios podrían localizarse en el área nueve de Broadman y también en el área seis de Broadman, la corteza premotora, que es conocida por su papel en la regulación sensorial en el curso de la estabilización corporal. El siguiente trazo muestra la espectroscopia de infrarrojo cercano en la región frontal del cerebro. La curva negra indica el nivel G.

El fondo amarillo indica gravedad normal. El fondo azul indica hipergravedad y el fondo rosa indica microgravedad, como se esperaba. Hay una disminución de la sangre oxigenada como lo muestra la traza roja en la fase de microgravedad, seguida de un aumento de la sangre oxigenada en la fase de microgravedad.

Resultados similares se observan en esta figura de otro participante. Curiosamente, la cantidad de sangre desoxigenada mostrada por el trazo azul, no mostró un comportamiento consistente para la primera fase de HyperV o la fase de ingravidez, pero en ambos sujetos mostró una disminución en la segunda fase de HyperV. Esta figura muestra la tarea cognitiva de dos sujetos para tres puntos de medición durante el entrenamiento, que se midió antes del vuelo en cero Gs, que se midió durante el vuelo, y en un G también se midió durante el vuelo.

Las puntuaciones difieren entre los sujetos, lo que indica que las disminuciones neurocognitivas previamente reportadas durante los vuelos parabólicos probablemente se deban a reacciones individuales al estrés. Después de haber visto este video, debe tener una buena comprensión de cómo aplicar la técnica combinada de e, e, g y rodillas, así como cómo monitorear la actividad electrocortical y los cambios hemodinámicos en paralelo. Al intentar este procedimiento, es importante verificar la calidad de la señal y monitorear el comportamiento de los sujetos.

Estas técnicas podrían allanar el camino para los investigadores interesados en la función cortical del cerebro y explorar los efectos de la microgravedad en la función cortical del cerebro, y una vez que hayamos identificado estos mecanismos, esto podría ayudar a los pacientes, a los astronautas y a las personas normales.