Name: Cohérence entre la fonction cérébrale corticale et la performance neurocognitifs dans des conditions de gravité Changé (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-05-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 29 s
Description: Découvrez comment l'EEG et la spectroscopie infrarouge permettent d'étudier les changements hémodynamiques et électrocorticaux cérébraux en conditions de microgravité lors de vols paraboliques. Cette méthode aide à développer des contre-mesures pour la santé cognitive des astronautes.

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Nous tenons à remercier le cerveau Products GmbH pour fournir leur équipement, d&#39;expertise et d&#39;aide. Cette étude a été financée par le Ministère fédéral de l&#39;Économie et de la technologie grâce à une subvention de l&#39;Agence spatiale allemande (DLR) 50WB0819.

1. Procédure expérimentale <ol><li> Sur terrain préparation pré-vol - La préparation sujet est fait dans une pièce séparée à l'aéroport. (1-2 heures avant le vol) <ol><li> Montage du bouchon EEG / SPIR <ol><li> Les électrodes et les capteurs PIR sont attachés au cuir chevelu à l'aide d'un plafond EEG. Cette méthode garantit la bonne position des capteurs. </li><li> La taille de la calotte est déterminée par la taille de la tête du sujet </li><li> L'opérateur s'assure de la bonne position du bouchon. L'électrode Cz est sur le vertex (le point milieu entre le nasion et l'oignon), le PO9-PO10 et les électrodes FP1-Fp2 sont horizontales, le bouchon est symétrique. </li><li> L'électrode de la fréquence cardiaque est placé sur la poitrine </li></ol></li><li> Minimisation des Impédance <ol><li> Les électrodes cérébrales actiCAP produits sont connectés à la boîte de contrôle. </li><li> Chaque électrode contient LED, qui virent au rouge, quand la mesure d'impédance est démarré. </li><li> Les cheveux sont éloignés de la pointe de l'électrode avec une aiguille à pointe émoussée. </li><li> Gel est injecté entre la pointe de l'électrode et la surface de la peau. </li><li> La couleur de la LED change, avec la diminution de l'impédance. La couleur initiale rouge devient jaune, le jaune devient vert, si la valeur d'impédance cible est atteint. </li><li> L'impédance cible est de 25 kOhm, puisque les électrodes actives offrent un bon rapport signal-bruit de rationnement ci-dessous de cette valeur. C'est pourquoi la préparation de la PAC est rapide et pratique. </li><li> L'opérateur commence à travailler sur les électrodes de référence et la terre, et répète pour tous les autres électrodes. </li></ol></li></ol></li><li> A bord de préparation avant le vol <ol><li> Pré-mesures <ol><li> Les sujets sont placés dans le dispositif expérimental, les ceintures de sécurité sont fixés librement </li><li> Les câbles sont connectés, les batteries sont chargées. </li><li> L'opérateur démarre le module de l'EEG et SPIR, les contrôles de la connectivité et la qualité du signal EEG / SPIR. </li><li> Enregistrement de repos Etat EEG / SPIR. Les sujets n'ont pas la tâche. </li><li> L'enregistrement est arrêté. </li><li> Les sujets réalisent la tâche cognitive sur le terrain. La tâche cognitive est une tâche d'attention / calcul ( <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> ), où les sujets ont à identifier ce côté d'une équation qui est plus grand que le d'autres en relation avec rapidité et précision. </li></ol></li><li> D'entreposer l'équipement <ol><li> L'opérateur enregistre la caméra et les iPhones pour le décollage. </li></ol></li></ol></li><li> Dans la mesure de vol <ol><li> Préparation <ol><li> Opérateur monte la vidéo-caméra à la main courante et l'enregistrement commence. </li><li> Les iPhones sont placées sur le haut de la jambe des sujets. </li><li> L'opérateur démarre le module de l'EEG et SPIR, les contrôles de la qualité du signal EEG / NIRS, et commence l'enregistrement. </li></ol></li><li> Mesure <ol><li> Les sujets réalisent la tâche cognitive pendant deux blocs de cinq paraboles entre parabole 11-15 et 16-20. Tâche sera exécutée dans un ordre aléatoire en apesanteur ou la gravité normale. Seul l'état de repos EEG / SPIR est enregistrée pendant les 10 premières paraboles. Les paraboles dernière sera utilisée en cas de manquant mesures précédentes (voir Figure 1). </li><li> L'opérateur contrôle l'enregistrement, et instruit les sujets. L'opérateur va écrire tous les résultats des tests cognitifs et des temps. </li></ol></li></ol></li><li> Sur la terre après le vol de mesure <ol><ol><li> Repos Etat EEG / SPIR mesure est effectuée. </li></ol></ol></li></ol> Nous nous attendons à trouver plus d'activation cérébrale en apesanteur, comme indiqué précédemment (Schneider et al. Al 2008 + 2009). Nous attendons encore pour voir une augmentation du tissu oxygéné dans le cerveau frontal en apesanteur et inférieure du tissu oxygéné dans hypergravité. La tâche d'attention est censé être altérée au cours du vol par rapport à l'ensemble de vol pré et post et peut-être encore plus en apesanteur due à l'activation centrale élevée et l'excitation en apesanteur. 2. Les résultats représentatifs Cartographie de la transition de la phase hypergravité à l'apesanteur, nous avons pu observer l'activité cérébrale accrue corticale dans le cortex frontal et une diminution de l'activité dans le cortex temporal et occipital 2000 - 2350 ms après le début de l'apesanteur (figure 2a, b). sLORETA a permis la localisation de cette activation accrue frontal dans l'aire de Brodmann 9 du cortex préfrontal dorsolatéral, qui est connue pour être impliquée dans les fonctions exécutives avec l'intégration des informations sensorielles et mnémoniques dans le cadre de la planification motrice, d'organisation et de régulation, (figure 3a, b). En outre, sous réserve 2 ont montré une augmentation de la zone 6 de Brodmann, le cortex prémoteur, qui joue un rôle dans l'orientation sensorielle dans le cadre de la stabilisation du corps (voir figure 3b). En moyenne sur les 10 premières paraboles, l'analyse a révélé une diminution SPIR oxygénée hémoglobine (HHb) la concentration de ces deux sujets dans hypergravité ainsi que l'augmentation hémoglobine oxygénée (O2Hb) en apesanteur. Pour l'hémoglobine HHb dans une réserve, nous avons trouvé une tendance d'augmentation de la phase préalable à l'apesanteur hypergravité ainsi qu'à une diminution au cours de la phase de l'apesanteur et hypergravité après apesanteur. Dans ce O2Hb objet était de retour à la normale 10 à 15 sec après la parabole. En revanche l'objet 2 a montré une légère augmentation avec la diminution des O2Hb dans la phase hypergravité avant apesanteur, une augmentation en apesanteur et une diminution au cours hypergravité après apesanteur. Pour cette O2Hb sujet restait à être diminué d'environ 30 secondes suivantes parabole (figure 4a, b) La tâche cognitive conduit à une diminution des scores de performance pour les deux participants à la pesanteur normale au cours du vol par rapport à une session de contrôle en amont. Seulement 2 sujet a montré un score diminué dans weightlessnes (figure 5). <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig1.jpg" alt="Figure 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figure 1"> Figure 1. Séquence de vol parabolique. Ordre des tâches et des mesures pendant le vol, le nombre de paraboles sont indiqués en gris, les numéros avec une apostrophe indiquer la longueur des pauses plus longues entre les paraboles. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2a.jpg" alt="Figure 2a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figure 2a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2b.jpg" alt="Figure 2b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figure 2b"> Vue Cartographie figure 2 de deux sujets au cours de la période de 500 ms avant l'apesanteur (dans hypergravité) jusqu'à 2500 ms en apesanteur. Voir ci-dessus est de la tête; petits cercles indiquent les positions des électrodes, diminue la couleur bleue et jaune à la couleur rouge augmente l'activité de micro électrocorticale Volt. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3a.jpg" alt="Figure 3a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="La figure 3a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3b.jpg" alt="Figure 3b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figure 3b"> Figure 3 Trois vues LORETA. (En haut: d'en haut, en bas à gauche: le côté gauche, en bas à droite: à l'arrière) de deux sujets au cours de la période de 2000 ms jusqu'à 2350 ms après le début de l'apesanteur. La couleur rouge indique l'activité cérébrale accrue. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4a.jpg" alt="Figure 4a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="La figure 4a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4b.jpg" alt="Figure 4b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figure 4b"> La figure 4 trace SPIR (rouge: l'hémoglobine oxygénée, bleu: hémoglobine désoxygénée, noir: le niveau de gravité). Au cours de la période d'un parabole de 40 secondes avant la parabole en gravité normale (1G: zone jaune), au cours de la phase de hypergravité première (1,8 G: zone bleue), l'apesanteur (0G: zone rouge) et la phase hypergravité seconde (1,8 g: zone bleue) jusqu'à 40 secondes après la parabole. Niveau de gravité est affiché inverse (baisse de la trace signifie augmentation de la gravité à partir de 0 égale à la pesanteur normale (1G). Les données indiquées sont une moyenne de plus de 10 paraboles. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig5.jpg" alt="Figure 5" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figure 5"> Figure 5. Score de performance de la tâche cognitive des participants 1 (bleu trace) et 2 (trace rouge) pour la formation des mesures avant le vol et le vol en apesanteur (0G) et la gravité normale (1G).

<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>

La production de cet article a été parrainé par les produits du cerveau, GmbH. Roland Csuhaj est un employé de produits du cerveau, GmbH, qui fabrique un instrument utilisé dans cet article.

En raison de manque de méthodes d&#39;imagerie cérébrale dans des conditions extrêmes jusqu&#39;à présent processus sous-jacents neurophysiologiques pour dépréciation des performances cognitives et l&#39;état mental n&#39;ont pas été évaluées. Dans ce papier nous avons été en mesure d&#39;afficher des changements dans l&#39;activité cérébrale corticale et le niveau d&#39;oxygénation dans le cadre d&#39;un vol parabolique et de localiser ces changements dans le cerveau en utilisant l&#39;EEG combiné avec Loreta et SPIR. Comme prévu, nous avons trouvé une augmentation de l&#39;activité électrocorticale en apesanteur, qui a été localisée dans les régions frontales (aires de Brodmann 9 6). Les résultats indiquent que près de 2000 ms après l&#39;activité cérébrale corticale de transition est altérée principalement dans les régions frontales du cerveau. On pourrait supposer que cette activité a augmenté dans l&#39;aire de Brodmann 6 et 9 reflète les mécanismes du cerveau détection et de traitement des conditions de gravité a changé afin de maintenir la stabilité du corps ainsi que la capacité du moteur dans des conditions de gravité est altérée. En ce qui concerne les changements hémodynamiques, la SPIR a révélé que la O2Hb du cerveau frontal diminue de façon spectaculaire dans la phase hypergravité première et augmente en apesanteur, tandis que, HHB a montré que des changements modérés. En conséquence cet effet ne peut être attribué à un déplacement de volume sanguin uniquement. Plus vraisemblablement, cela semble refléter une sorte d&#39;autorégulation cérébrale, d&#39;autant que l&#39;augmentation de la O2Hb intervient longtemps avant la transition, passant de 1,8 G 0G (en particulier dans la figure 4). En revanche O2Hb et HHB fois diminution de la phase hypergravité secondes. Les résultats de la tâche cognitive montrent aucune dépréciation clair pendant la pesanteur normale ou en apesanteur à bord par rapport à une session de contrôle en amont. Basé sur les résultats de deux sujets sans déclaration claire est possible si les vols paraboliques en apesanteur ou en collaboration avec son augmentation de l&#39;activité cérébrale et le niveau d&#39;oxygénation ont une influence sur les performances cognitives. Des études antérieures donnent à croire que dans ce contexte, le stress pourrait aussi jouer un rôle (Schneider et coll. 2007), pourtant aucun changement dans la concentration de cortisol pourrait être obtenue pour les deux sujets. Des données supplémentaires sont nécessaires pour valider ces résultats et pour permettre la corrélation des changements dans l&#39;activité cérébrale corticale, des changements hémodynamiques ainsi que les performances cognitives. Ce document vise à montrer que la surveillance des changements locaux dans l&#39;activité cérébrale corticale et niveau d&#39;oxygénation à travers les différentes phases de gravité a changé est possible en utilisant l&#39;EEG en combinaison avec la SPIR et Loreta. Ces résultats sont un succès pour la recherche spatiale et permettra d&#39;afficher des changements complexes et locaux d&#39;activité du cerveau cortical dans hypergravité ou l&#39;apesanteur et la corrélation de test mental ou moteur avec des changements objectifs dans le cerveau. La prochaine étape est d&#39;appliquer cette méthode au cours des missions spatiales de longue durée.

cohérence entre la fonction cérébrale corticale et la performance neurocognitifs dans des conditions de gravité changé

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

Des études antérieures sur les processus cognitifs, mentaux et / ou le moteur lors de courts-, l&#39;apesanteur à moyen et long terme n&#39;ont été de nature descriptive, et axé sur les aspects psychologiques. Jusqu&#39;à présent, l&#39;observation objective des paramètres neurophysiologiques n&#39;a pas été effectué - sans doute parce que les moyens techniques et méthodologiques n&#39;ont pas été disponibles -, les enquêtes sur les effets neurophysiologiques de l&#39;apesanteur sont à leurs balbutiements (Schneider et al 2008).. Alors que les techniques d&#39;imagerie telles que la tomographie par émission de positrons (TEP) et l&#39;imagerie par résonance magnétique (IRM) serait difficilement applicable dans l&#39;espace, le non-invasive spectroscopie proche infrarouge (SPIR) technique représente une méthode de cartographie des processus hémodynamiques dans le cerveau en temps réel qui est à la fois relativement peu coûteux et qui peuvent être utilisés même dans des conditions extrêmes. La combinaison avec l&#39;électroencéphalographie (EEG) ouvre la possibilité de suivre le processus électrocorticale dans des conditions changeantes gravité avec une résolution plus fine temporelle ainsi que la localisation profonde, par exemple avec electrotomography (LORETA). Des études antérieures ont montré une augmentation de l&#39;activité de fréquence bêta dans des conditions normales de gravité et d&#39;une diminution des conditions d&#39;apesanteur lors d&#39;un vol parabolique (Schneider et al. 2008a + b). Des études ont révélé des changements d&#39;inclinaison différente de la fonction cérébrale, ce qui laisse suggérer que les changements en vol parabolique pourrait refléter des processus émotionnels plutôt que des changements hémodynamiques. Cependant, il est encore difficile de savoir si ce sont des effets de la gravité modifiés ou les changements hémodynamiques dans le cerveau. Combinant EEG / Loreta et SPIR devrait pour la première fois permettent de cartographier les effets de l&#39;apesanteur et la gravité réduite sur les deux processus hémodynamiques et électrophysiologiques dans le cerveau. Initialement, ce qui doit être fait dans le cadre d&#39;une étude de faisabilité au cours d&#39;un vol parabolique. Ensuite, il est également prévu d&#39;utiliser les deux techniques pendant un vol spatial à moyen et long terme. On peut supposer que la redistribution à long terme du volume sanguin et de la hausse de l&#39;apport d&#39;oxygène au cerveau va entraîner des changements dans le système nerveux central qui sont aussi responsables de processus anémiques, et qui peut à son tour de réduire les performances (De Santo et coll. 2005), ce qui signifie qu&#39;ils pourraient être cruciales pour le succès et la sécurité d&#39;une mission (Genik et al. 2005, Ellis 2000). Selon ces résultats, il sera nécessaire de développer et employer des contre-mesures étendues. Les premiers résultats de l&#39;étude suggèrent que MARS500, en plus de leur importance dans le contexte des systèmes cardiovasculaire et locomoteur, le sport et l&#39;activité physique peut jouer un rôle dans l&#39;amélioration des paramètres neurocognitifs. Avant que cela puisse être pleinement établi, toutefois, il semble nécessaire d&#39;en apprendre davantage sur l&#39;influence de l&#39;évolution des conditions de gravité sur les processus neurophysiologiques et de la déficience neurocognitive associée.

L&#39;effet de l&#39;apesanteur et hypergravité sur les deux processus hémodynamiques et électrophysiologiques dans le cerveau va être suivi pendant un vol parabolique par des techniques EEG et SPIR. Une étude de faisabilité d&#39;une expérience de plus complexe, ce qui est prévu de réaliser pendant un vol spatial à moyen et long terme.

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

Les études antérieures sur les processus cognitifs, mentaux et/ou moteurs lors d'une apesanteur à court, moyen et long terme n'ont été que de nature descriptive, et...

Cette procédure applique une technique combinée d'enregistrement d'EEG et de spectroscopie proche infrarouge afin de déterminer dans quelle mesure la diminution des performances neurocognitives en apesanteur est due aux effets primaires de changements hémodynamiques et électrocorticaux ou à des effets secondaires liés au stress. Cela est réalisé en surveillant les modifications de l'activité électrocorticale des participants durant un vol parabolique, incluant des phases de microgravité, de microgravité et de gravité normale. Les changements hémodynamiques au sein du cerveau frontal peuvent être surveillés en parallèle à l'aide de la spectroscopie proche infrarouge ou des nerfs.Les modifications de l'activité corticale cérébrale peuvent ensuite être localisées à l'aide de la tomographie électromagnétique. La dernière étape consiste à corréler les changements électrocorticaux et hémodynamiques. En définitive, les résultats montrent que les modifications hémodynamiques dues à des conditions de gravité modifiées sont associées à des changements de la fonction électrocorticale.Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes telles que l'IRM ou la TEP est que l'électrophotographie combinée à la tomographie électrique et à la spectroscopie proche infrarouge est réalisable dans des environnements extrêmes, comme lors de vols paraboliques ou de vols spatiaux avec des charges limitées et un espace restreint en conditions d'apesanteur HyperV. Elle permet de mesurer et de corréler les modifications de l'activité électrique neuronale et les changements hémodynamiques dans le cerveau. Cette méthode contribue à répondre à des questions clés dans le domaine de la neurophysiologie et de la recherche spatiale, notamment aux effets des conditions de gravité modifiée sur les changements corticaux hémodynamiques et électriques. Elle aide à déterminer précisément où dans le cerveau ces modifications se produisent et quelles en sont les conséquences.Une fois que nous avons identifié les processus neurophysiologiques sous-jacents, une fois que nous avons déterminé ce qui se produit au niveau de la fonction corticale cérébrale et de l’hémodynamique lorsque nous sommes dans l’espace, en état d’apesanteur, nous sommes en mesure de développer des contre-mesures spécifiques afin d’améliorer la qualité de vie, la réussite de la mission et la sécurité en mission. Cette méthode peut donc fournir des informations sur les mécanismes de fonctionnement du cerveau, ou encore être appliquée à d'autres systèmes, comme les troubles neurologiques chez les patients neurologiques, ou à l'idée fondamentale de la manière dont notre cerveau fonctionne. Nous avons eu l'idée de cette recherche lorsque nous avons entendu parler de la détérioration neurocognitive chez les astronautes vivant dans l'espace.La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle, car il est difficile d'apprendre les étapes d'analyse en raison des nombreuses façons de traiter et d'analyser les données. Une à deux heures avant le vol, les participants sont conduits 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 la calotte EEG intégrant les optodes et le récepteur puisse être placée 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 nasion et l'inion est mesurée, puis une distance correspondant au dixième du trajet entre le nasion et l'inion. À partir du nasion, deux repères sont placés à gauche et à droite de la ligne médiane, à une distance équivalente au vingtième du périmètre crânien.Le casque contient les électrodes qui seront fixées au cuir chevelu et assure la position correcte des capteurs. Un casque EEG est choisi en fonction de la taille de la tête du participant. Ensuite, le casque est enfilé.La tête du participant et sa position sont vérifiées. L'électrode CZ doit être positionnée sur le vertex, les électrodes FP1 et FP2, ainsi que les électrodes O1 et O2, doivent être alignées horizontalement et placées sur les repères. Une sangle de menton est fixée afin d'assurer que le casque reste en position symétrique et correcte. Ensuite, l'électrode de fréquence cardiaque est placée ; pour cela, une électrode EEG peut être utilisée, et le capteur est positionné sur la poitrine du participant.Maintenant, l'impédance des électrodes est minimisée et la conduction du signal est vérifiée. Chaque électrode contient des DEL qui s'allumeront lorsque la mesure d'impédance sera lancée. Les cheveux sont écartés de l'extrémité de l'électrode à l'aide d'une aiguille à bout émoussé, et du gel est injecté entre l'extrémité de l'électrode et la surface de la peau, en commençant par les électrodes de référence et de masse.Au fur et à mesure que le gel est injecté, la couleur des DEL changera à mesure que l'impédance diminue, de sorte que la couleur initiale rouge deviendra d'abord jaune, puis verte. Lorsque la valeur cible d'impédance est atteinte à 25 kiloohms, l'activité des électrodes fournira un bon rapport signal sur bruit à cette valeur cible ou en dessous. Cette procédure est répétée pour toutes les électrodes du casque.Une fois que le casque d'électrodes est préparé pour les deux participants, ces derniers reçoivent des instructions détaillées sur le vol parabolique et le planning expérimental à suivre. Un aperçu schématique des paraboles allant de zéro à 30 ainsi que des tâches à réaliser est présenté aux participants. En outre, les annonces verbales précisant quand et comment commencer et interrompre les tests sont revues ensemble.Enfin, les participants sont conduits vers l'avion pour la préparation au vol embarqué. 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 lâchement. Les câbles EEG sont reliés à la boîte de commande des électrodes, et la boîte de commande des électrodes est connectée à l'amplificateur.Ensuite, les OIN des nerfs et le récepteur sont fixés dans le support d'OIN du casque EEG. À ce stade, le module EEG NERS est lancé. Celui-ci contrôle la connectivité et la qualité du signal.Ensuite, les nerfs et le logiciel d'EEG sont démarrés et un espace de travail est configuré pour l'enregistrement. Les données sont ouvertes. Puis le nom du fichier, la fréquence d'enregistrement et le montage sont saisis.Si des signaux sont sous-optimaux, les valeurs d'impédance pour l'EEG ou les valeurs DAQ pour les nerfs sont réajustées ou davantage de gel est injecté selon les besoins. À ce stade, l'enregistrement de l'EEG et du signal nerveux est lancé, et les mesures de l'état de repos avant l'administration du produit (prem) sont collectées.Les participants n'ont aucune tâche à accomplir à ce stade, mais doivent rester immobiles, détendus et garder les yeux fermés. L'enregistrement est arrêté après trois minutes. Après la période de repos, les participants effectueront un test de référence de la tâche cognitive appelée défi du tableau noir.Enfin, tous les appareils sont éteints et la boîte de commande des électrodes EEG ainsi que les optos de l'infirmière et le récepteur sont déconnectés. Tout l'équipement, y compris la caméra et les iPhones, est rangé dans un compartiment en prévision de la préparation au décollage pour les expériences en vol. Une fois que l'aéronef a atteint son altitude de croisière, la première étape consiste à fixer la caméra vidéo à la rampe, puis à démarrer l'enregistrement vidéo.Ensuite, les participants sont installés à leurs places et les ceintures de sécurité sont attachées lâchement. Les participants doivent rester assis au moins de la parabole zéro à la parabole 25. Les iPhones sont fixés à la cuisse des participants à l’aide de velcro.Maintenant, la boîte de commande des électrodes EEG est connectée et les composants optos et récepteur sont fixés dans le support opto du casque. Le module EEG et nerfs est lancé, et la qualité du signal nerveux EEG est vérifiée en contrôlant l'impédance EEG et les valeurs DAQ du NS. Un enregistrement au repos est effectué pendant trois minutes.La première parabole, désignée parabole zéro, permettra aux participants de s'habituer à la procédure et au changement de conditions de gravité. Ensuite, durant les paraboles une à dix, seul l'EEG au repos est enregistré tandis que les participants restent assis tranquillement sur leurs sièges, les yeux fermés. Puis, les participants sont préparés aux tâches cognitives qui seront réalisées au cours de deux blocs de cinq paraboles.L’enregistrement est contrôlé par l’opérateur qui donne des instructions aux participants et sauvegarde 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, en fonction de la vitesse et de 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 rapidité et du niveau le plus élevé atteint par le participant pendant la parabole 11 à 15.Le participant un effectuera cette tâche en apesanteur (0 G) et le participant deux en gravité normale (1 G). Ensuite, lors des paraboles 16 à 20, le participant un effectuera cette tâche en gravité normale (1 G) et le participant deux en apesanteur (0 G), occasionnellement. Des mesures au repos sont enregistrées également durant la séquence parabolique, ainsi qu’avant la première et après la dernière parabole. Les 10 dernières paraboles peuvent être utilisées au cas où certaines mesures ou expériences précédentes devraient être répétées.Une fois revenus au sol, les participants et l'opérateur peuvent quitter temporairement l'avion avant de retourner vers le dispositif expérimental et de tout préparer pour les mesures postérieures. À ce moment-là, les mesures d'EEG au repos par infirmier sont répétées. Une fois tous les enregistrements terminés et le casque retiré du participant, l'expérience s'achève à l'aide de la tomographie électromagnétique cérébrale à faible résolution ou Loretta.Il est possible de déterminer les changements individuels de l'activité corticale du cerveau frontal. Chez le premier participant, la modification survenue 2000 millisecondes après le début de la microgravité a été localisée dans l'aire de Brodmann neuf, qui appartient au cortex préfrontal latéral dorsal. Cette région joue un rôle important dans l'intégration des informations sensorielles et mnésiques au cours de l'organisation et de la régulation de la planification motrice.Pour le participant deux, ces modifications pourraient être localisées dans l'aire de Brodmann neuf ainsi que dans l'aire de Brodmann six, le cortex prémoteur, connu pour son rôle dans la régulation sensorielle au cours de la stabilisation corporelle. Ce tracé suivant montre la spectroscopie proche infrarouge dans la région frontale du cerveau. La courbe noire indique le niveau de G.L'arrière-plan jaune indique une gravité normale. L'arrière-plan bleu indique une hypergravité et l'arrière-plan rose indique une microgravité, comme prévu. On observe une diminution du sang oxygéné, indiquée par la courbe rouge durant la phase de microgravité, suivie d'une augmentation du sang oxygéné au cours de la phase de microgravité. Des résultats similaires sont observés sur cette figure provenant d'un autre participant. Fait intéressant, la quantité de sang désossyéné, indiquée par la courbe bleue, n'a montré aucun comportement cohérent durant la première phase d'HyperV ou durant la phase d'apesanteur, mais a diminué durant la seconde phase d'HyperV chez les deux sujets. Cette figure illustre la tâche cognitive pour deux sujets à trois points de mesure durant l'entraînement, mesurée avant le vol en zéro G, mesurée pendant le vol, et à un G également mesurée pendant le vol.Les scores varient entre les sujets, ce qui indique que les déficits neurocognitifs rapportés précédemment pendant les vols paraboliques sont très probablement dus à des réactions individuelles au stress. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez bien comprendre comment appliquer la technique combinée e, e, g et genoux, ainsi que la manière de surveiller simultanément l'activité électrocorticale et les modifications hémodynamiques. Lors de la réalisation 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 intéressés par la fonction corticale cérébrale et l'exploration des effets de la microgravité sur cette fonction. Une fois ces mécanismes identifiés, cela pourrait aider les patients, les astronautes ainsi que les personnes en bonne santé.

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