Cohérence entre la fonction cérébrale corticale et la performance neurocognitifs dans des conditions de gravité Changé

Cette procédure applique une technique d’enregistrement combinée de l’EEG et de la spectroscopie proche infrarouge pour déterminer dans quelle mesure la diminution des performances neurocognitives en apesanteur est due aux effets primaires des changements hémodynamiques et électrocorticaux ou aux effets secondaires liés au stress. Ceci est accompli en surveillant les changements dans l’activité électrocorticale des participants pendant un vol parabolique, y compris les phases de microgravité, de microgravité et de gravité normale. Les changements hémodynamiques dans le cerveau frontal peuvent être surveillés en parallèle à l’aide de la spectroscopie proche infrarouge ou des nerfs.

Les changements dans l’activité corticale cérébrale peuvent ensuite être localisés à l’aide de la tomographie électromagnétique. La dernière étape consiste à corréler les changements électrocorticaux et hémodynamiques. En fin de compte, les résultats montrent que les changements hémodynamiques dus à des conditions de gravité modifiées sont associés à des changements dans la fonction électrocorticale.

Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes comme l’IRM ou la TEP, est que l’électrophotographie combinée à l’électrotomographie et à la spectroscopie proche infrarouge est réalisable dans des environnements extrêmes comme les vols paraboliques ou les vols spatiaux avec des charges limitées d’apesanteur HyperV et un espace limité, et elle permet de mesurer et de corréler les changements dans l’activité électrique neuronale et les changements de destruction hémodynamique dans le cerveau. Cette méthode permet de répondre à des questions clés dans le domaine de la neurophysiologie et de la recherche spatiale, telles que les conditions de gravité modifiées entraînant des modifications hémodynamiques et corticales électriques. Il est utile de répondre à l’endroit exact du cerveau où ces changements se produisent et quelles sont les conséquences de ces changements.

Une fois que nous avons identifié les processus neurophysiologiques sous-jacents, une fois que nous avons identifié ce qui arrive à la fonction corticale cérébrale et à l’hémodynamique pendant que nous sommes dans l’espace, pendant que nous sommes en apesanteur, nous sommes en mesure de développer des contre-mesures spécifiques pour améliorer la qualité de vie, le succès et la sécurité de la mission. Cette méthode peut donc fournir des informations sur les mécanismes de fonctionnement du cerveau, ou elle pourrait également être appliquée à d’autres systèmes tels que les déficiences neurologiques des patients neurologiques, ou l’idée fondamentale du fonctionnement de notre cerveau. Nous avons eu l’idée de cette recherche lorsque nous avons entendu parler des déclins neurocognitifs des astronautes vivant dans l’espace.

La démonstration visuelle de cette méthode est critique car il est difficile d’apprendre les étapes d’analyse car il existe de nombreuses façons de traiter et d’analyser les données une à deux heures avant le vol. Les participants sont emmenés dans une salle de l’aéroport pour se préparer aux expériences. Tout d’abord, leur tour de tête est mesuré et leur cuir chevelu est nettoyé afin que le capuchon EEG avec l’optos et le récepteur intégrés de l’infirmière puisse être placé sur la tête du participant.

L’étape suivante consiste à marquer les positions des électrodes FP un et FP deux. Tout d’abord, la distance entre le nasn et l’inion est mesurée à une distance, un dixième du chemin entre le Sian et l’inion. À partir du Sian, deux marques sont faites à gauche et à droite de la ligne médiane à une distance qui est un 20e de la circonférence de la tête.

Le capuchon contient les électrodes qui seront fixées sur le cuir chevelu et assure la position correcte des capteurs. Un capuchon EEG adapté à la taille de la tête du participant est choisi. Ensuite, le capuchon est enfilé.

La tête du participant et sa position sont vérifiées. L’électrode CZ doit être sur le vertex et les électrodes FP un et FP deux, et les électrodes O un et O2 doivent être horizontales et sur les marques, une mentonnière est fixée pour s’assurer que le capuchon reste dans une position symétrique et correcte. Ensuite, l’électrode de fréquence cardiaque est placée pour ce faire, une électrode EEG peut être utilisée et le capteur est placé sur la poitrine du participant.

Maintenant, l’impédance des électrodes est minimisée et la conduction du signal est vérifiée. Chaque électrode contient des LED, qui seront lues lorsque la mesure d’impédance sera lancée. Les cheveux sont éloignés de la pointe de l’électrode à l’aide d’une aiguille à pointe émoussée, et du gel est injecté entre la pointe de l’électrode et la surface de la peau, en commençant par les électrodes de référence et de terre.

Au fur et à mesure que le gel est injecté, la couleur des LED changera à mesure que l’impédance diminue, de sorte que la couleur rouge initiale deviendra d’abord jaune puis verte. Comme la valeur d’impédance cible est atteinte à 25 kilo ohms, l’action des électrodes fournira un bon rapport signal/bruit égal ou inférieur à cette valeur cible. Cette procédure est répétée pour toutes les électrodes du capuchon.

Une fois que le capuchon d’électrode est préparé pour les deux participants, les participants reçoivent des instructions sur les détails du vol parabolique et le calendrier expérimental qui sera suivi. Une vue d’ensemble schématique de la parabole de zéro à 30 et des tâches à effectuer est présentée aux participants. De plus, les annonces verbales détaillant quand et comment démarrer et arrêter les tests sont examinées.

Enfin, les participants sont amenés à l’avion pour la préparation du vol à bord. Une fois à bord, les participants sont assis l’un à côté de l’autre dans le dispositif expérimental, et les ceintures de sécurité sont attachées de manière lâche. Les câbles EEG sont connectés au boîtier de commande des électrodes et le boîtier de commande des électrodes est connecté à l’amplificateur.

Ensuite, les nerfs OID et le récepteur sont fixés dans le support d’OID dans le capuchon EEG. À ce stade, le module EEG NERS est démarré. Celui-ci contrôle la connectivité et la qualité du signal.

Ensuite, les nerfs et le logiciel EEG sont démarrés et un espace de travail pour enregistrer. Les données sont ouvertes. Ensuite, le nom du fichier, la fréquence d’enregistrement et le montage sont entrés.

Si certains signaux ne sont pas optimaux. Les valeurs d’impédance pour l’EEG ou les valeurs DAQ pour les nerfs sont réajustées ou plus de gel est injecté si nécessaire. À ce stade, l’enregistrement de l’EEG et du signal nerveux est lancé et les mesures prem de l’état de repos sont collectées.

Les participants n’ont pas de tâches à ce stade, mais doivent rester calmes et garder les yeux fermés. L’enregistrement s’arrête au bout de trois minutes. Après la période de repos, les participants effectueront un test de base de la tâche cognitive au tableau.

Enfin, tous les appareils sont éteints et le boîtier de commande des électrodes EEG ainsi que l’optos et le récepteur de l’infirmière sont déconnectés. Tout l’équipement, y compris l’appareil photo et les iPhones, est stocké dans un compartiment pour la préparation du décollage pour le début des expériences en vol. Une fois que l’avion a atteint une altitude de croisière, la première étape consiste à monter la caméra vidéo sur la rampe, puis à commencer l’enregistrement vidéo.

Ensuite, les participants sont placés dans leurs sièges et les ceintures de sécurité sont attachées sans serrer. Les participants doivent rester assis au moins pour les paraboles de zéro à 25. Les iPhones sont fixés au haut de la jambe des participants à l’aide de velcro.

Maintenant, le boîtier de commande de l’électrode EEG est connecté et les nerfs optos et récepteur sont fixés dans le support opto dans le capuchon. Le module EEG et nerfs est démarré et la qualité du signal nerveux EEG est vérifiée en vérifiant l’impédance EEG et les valeurs NS DAQ. L’enregistrement du repos dure trois minutes.

La première parabole, qui est appelée parabole zéro, sera utilisée pour permettre aux participants de s’adapter à la procédure et au changement des conditions de gravité. Ensuite, pendant la parabole un à 10, seule l’infirmière EEG au repos est enregistrée pendant que les participants sont assis tranquillement dans leurs sièges, les yeux fermés. Ensuite, les participants sont préparés aux tâches cognitives qui seront effectuées pendant deux blocs de cinq paraboles.

L’enregistrement est contrôlé par l’opérateur qui donne des instructions aux participants et enregistre également les résultats des tests cognitifs et les temps. Dans cette tâche de traitement cognitif, le participant identifie quel côté d’une équation est plus grand que l’autre vitesse et la précision du participant. La réponse est enregistrée par le programme, et un score final élevé est attribué, en fonction de la précision, de la vitesse et du niveau le plus élevé que le participant a atteint au cours de la parabole 11 à 15.

Le participant un effectuera cette tâche en G zéro et le participant en G un. Ensuite, pendant la parabole 16 à 20, le participant un effectuera cette tâche en G et le participant deux en G zéro de temps en temps. Les mesures de repos sont enregistrées pendant la séquence parabolique ainsi qu’avant la première et après la dernière parabole. Les 10 dernières paraboles peuvent être utilisées au cas où des mesures ou des expériences précédentes devraient être répétées.

Une fois de retour au sol, les participants et l’opérateur sont autorisés à quitter temporairement l’avion avant de remonter dans le dispositif expérimental et de tout préparer pour les post-mesures. À ce moment, les mesures de l’infirmière EEG à l’état de repos sont répétées. Une fois que tout l’enregistrement est terminé et que le capuchon est retiré du participant, l’expérience est terminée à l’aide de la tomographie électromagnétique cérébrale à basse résolution ou Loretta.

Il est possible de déterminer des changements individuels dans l’activité corticale cérébrale frontale. Pour le premier participant, le changement survenu 2000 millisecondes après le début de la microgravité a été localisé à l’aire neuf de Broadman, qui appartient au cortex préfrontal latéral dorsal. Cette région joue un rôle important dans l’intégration des informations sensorielles et mnémoniques dans le cadre de la planification, de l’organisation et de la régulation motrices.

Pour le deuxième participant, ces changements pourraient être localisés à l’aire neuf de Broadman et également à l’aire six de Broadman, le cortex prémoteur, qui est connu pour son rôle dans la régulation sensorielle au cours de la stabilisation corporelle. Cette trace suivante montre la spectroscopie proche infrarouge dans la région frontale du cerveau. La courbe noire indique le niveau G.

Le fond jaune indique une gravité normale. Le fond bleu indique l’hypergravité et le fond rose indique la microgravité comme prévu. Il y a une diminution du sang oxygéné comme le montre la trace rouge dans la phase de microgravité, suivie d’une augmentation du sang oxygéné dans la phase de microgravité.

Des résultats similaires sont observés dans cette figure chez un autre participant. Il est intéressant de noter que la quantité de sang désoxygéné, telle que montrée par la trace bleue, n’a montré aucun comportement cohérent pour la première phase HyperV ou la phase d’apesanteur, mais chez les deux sujets, elle a montré une diminution dans la deuxième phase HyperV. Cette figure montre la tâche cognitive de deux sujets pour trois points de mesure pendant l’entraînement, qui a été mesurée avant le vol en zéro G, qui a été mesuré pendant le vol, et à un G également mesuré pendant le vol.

Les scores diffèrent entre les sujets, indiquant que les diminutions neurocognitives précédemment signalées pendant les vols paraboliques sont très probablement dues à des réactions de stress individuelles. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’appliquer la technique combinée e, e, g et genoux, ainsi que de la façon de surveiller l’activité électrocorticale et les changements hémodynamiques en parallèle. Lors de cette procédure, il est important de vérifier la qualité du signal et de surveiller le comportement des sujets.

Ces techniques pourraient ouvrir la voie aux chercheurs qui s’intéressent à la fonction corticale cérébrale et à l’exploration des effets de la microgravité sur la fonction corticale cérébrale, et une fois que nous aurons identifié ces mécanismes, cela pourrait aider les patients, les astronautes ainsi que les personnes normales.