לכידות בין תפקוד המוח קליפתיים וביצועים נוירוקוגניטיבי במהלך תנאי הכבידה השתנה

הליך זה מיישם טכניקת הקלטה משולבת של EEG וספקטרוסקופיה אינפרא אדום קרוב כדי לקבוע באיזו מידה ירידה בביצועים נוירו-קוגניטיביים בחוסר משקל נובעת מההשפעות העיקריות של שינויים המודינמיים ואלקטרו-קורטיקליים או מהשפעות הקשורות למתח משני. זה מושג על ידי ניטור שינויים בפעילות האלקטרו-קורטיקלית של המשתתפים במהלך טיסה פרבולית, כולל שלבים של מיקרו-כבידה, מיקרו-כבידה וכוח משיכה רגיל. ניתן לנטר שינויים המודינמיים במוח הקדמי במקביל באמצעות ספקטרוסקופיה אינפרא אדום קרובה או עצבים.

לאחר מכן ניתן למקם את השינויים בפעילות קליפת המוח באמצעות טומוגרפיה אלקטרומגנטית. השלב האחרון הוא לתאם את השינויים האלקטרו-קורטיקליים וההמודינמיים. בסופו של דבר, התוצאות מראות כי השינויים ההמודינמיים עקב תנאי הכבידה המשתנים קשורים לשינויים בתפקוד האלקטרו-קורטיקלי.

היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות כמו MRI או PET, הוא שאלקטרופוטוגרפיה בשילוב עם אלקטרו טומוגרפיה וספקטרוסקופיה אינפרא אדום קרוב אפשרית בסביבות קיצוניות כמו טיסות פרבוליות או טיסות חלל עם חוסר משקל HyperV, עומסים מוגבלים ומרחב מוגבל, והיא מאפשרת למדוד ולתאם שינויים בפעילות החשמלית העצבית ושינויים המודינמיים במוח. שיטה זו מסייעת לענות על שאלות מפתח בתחום הנוירופיזיולוגיה וחקר החלל, כגון תנאי כבידה משתנים המובילים לשינויים המודינמיים וחשמליים בקליפת המוח. זה עוזר לענות היכן בדיוק במוח השינויים האלה מתרחשים ומה ההשלכות של השינויים האלה.

לאחר שזיהינו את התהליכים הנוירופיזיולוגיים הבסיסיים, לאחר שזיהינו מה קורה לתפקוד קליפת המוח ולהמודינמיקה בזמן שאנו בחלל, בזמן שאנו בחוסר משקל, אנו מסוגלים לפתח אמצעי נגד ספציפיים לשיפור איכות החיים, הצלחת המשימה ובטיחות המשימה. אז השיטה הזו יכולה לספק תובנות לגבי מנגנוני העבודה של המוח, או שהיא יכולה להיות מיושמת גם על מערכות אחרות כמו ליקויים נוירולוגיים של חולים נוירולוגיים, או הרעיון הבסיסי של איך המוח שלנו עובד. הרעיון למחקר הזה עלה לנו לראשונה כששמענו על ירידה נוירו-קוגניטיבית מאסטרונאוטים שחיים בחלל.

ההדגמה החזותית של שיטה זו היא קריטית מכיוון שקשה ללמוד את שלבי הניתוח מכיוון שישנן דרכים רבות לטפל ולנתח את הנתונים שעה עד שעתיים לפני הטיסה. המשתתפים נלקחים לחדר בשדה התעופה כדי להתכונן לניסויים. ראשית, היקף הראש שלהם נמדד ומנקים את הקרקפת שלהם כך שניתן להניח את מכסה ה-EEG עם אופטוס האחות המשולב והמקלט על ראשו של המשתתף.

השלב הבא הוא לסמן את המיקומים עבור אלקטרודות FP one ו-FP שתיים. ראשית, המרחק בין ה-nasn ל-inion נמדד לאחר מכן במרחק, עשירית מהדרך בין הסיאן ל-inion. החל מהסיאן, שני סימנים נעשים משמאל ומימין לקו האמצע במרחק שהוא 20 מהיקף הראש.

המכסה מכיל את האלקטרודות שיחוברו לקרקפת ומבטיח את המיקום הנכון של החיישנים. נבחר כובע EEG המתאים לגודל הראש של המשתתף. לאחר מכן, הכובע נמשך.

ראשו של המשתתף ומיקומו נבדקים. האלקטרודה CZ צריכה להיות על הקודקוד ועל FP 1 ו-FP 2, והאלקטרודות O one ו-O2 צריכות להיות אופקיות ועל הסימנים, רצועת סנטר מהודקת כדי להבטיח שהמכסה יישאר במצב סימטרי ותקין. לאחר מכן, אלקטרודת הדופק ממוקמת כדי לעשות זאת ניתן להשתמש באלקטרודת EEG והחיישן ממוקם על החזה של המשתתף.

כעת ממוזערת עכבת האלקטרודות ובודקים את הולכת האות. כל אלקטרודה מכילה נוריות LED, אשר ייקראו כאשר מדידת העכבה תתחיל. השיער מתרחק מקצה האלקטרודה בעזרת מחט קהה, וג'ל מוזרק בין קצה האלקטרודה למשטח העור, החל מהאלקטרודות הייחוס והקרקע.

עם הזרקת הג'ל, צבע הנוריות ישתנה ככל שהעכבה יורדת, כך שהצבע האדום הראשוני יהפוך תחילה לצהוב ולאחר מכן לירוק. מכיוון שערך עכבת היעד מושג ב-25 קילו אוהם, פעולת האלקטרודות תספק יחס אות לרעש טוב בערך יעד זה או מתחתיו. הליך זה חוזר על עצמו עבור כל אלקטרודות הכובע.

לאחר הכנת מכסה האלקטרודה לשני המשתתפים, המשתתפים מקבלים הנחיות לגבי פרטי הטיסה הפרבולית ולוח הזמנים של הניסוי שיבוצע. סקירה סכמטית של פרבולה אפס עד 30 והמשימות שיש לבצע מוצגת למשתתפים. כמו כן, נבדקות ההודעות המילוליות המפרטות מתי וכיצד להתחיל ולהפסיק את הבדיקות.

לבסוף, המשתתפים מובאים למטוס להכנה לטיסה. לאחר העלייה למטוס, המשתתפים יושבים אחד ליד השני במערך הניסוי, וחגורות הבטיחות מהודקות באופן רופף. כבלי ה-EEG מחוברים לתיבת בקרת האלקטרודה ותיבת בקרת האלקטרודה מחוברת למגבר.

לאחר מכן, העצבים OIDs והמקלט מקובעים לתוך מחזיק ה-OID במכסה ה-EEG. בשלב זה, מודול EEG NERS מופעל. זה שולט בקישוריות ובאיכות האות.

לאחר מכן מופעלים העצבים ותוכנת EEG וסביבת עבודה להקלטה. הנתונים נפתחים. לאחר מכן מוזנים שם הקובץ, תדר ההקלטה והמונטאז'.

אם אותות כלשהם אינם אופטימליים. ערכי העכבה עבור EEG או ערכי ה-DAQ עבור עצבים מותאמים מחדש או מוזרק ג'ל נוסף לפי הצורך. בשלב זה, מתחילה הקלטת ה-EEG ואות העצב ונאספות מדידות ה-prem של מצב המנוחה.

למשתתפים אין משימות בשלב זה, אך עליהם להישאר רגועים ולשמור על עיניים עצומות. ההקלטה נעצרת לאחר שלוש דקות. לאחר תקופת המנוחה, המשתתפים יבצעו מבחן בסיסי של אתגר לוח גיר מטלה קוגניטיבית.

לבסוף, כל המכשירים כבויים ותיבת בקרת האלקטרודות EEG כמו גם האופטוס והמקלט של האחות מנותקים. כל הציוד, כולל המצלמה ומכשירי האייפון מאוחסנים בתא להמראה והכנה לניסויים בטיסה מתחילים. לאחר שהמטוס הגיע לגובה שיוט, הצעד הראשון הוא להרכיב את מצלמת הווידיאו למעקה, ולאחר מכן להתחיל בהקלטת הווידאו.

לאחר מכן, המשתתפים מונחים במושביהם וחגורות הבטיחות מהודקות באופן רופף. המשתתפים צריכים להישאר בישיבה לפחות עבור פרבולה אפס עד 25. האייפונים מחוברים לרגל העליונה של המשתתפים עם סקוטש.

כעת, תיבת בקרת האלקטרודות EEG מחוברת והעצבים אופטוס ומקלט מקובעים לתוך מחזיק האופטו במכסה. מודול ה-EEG והעצבים מופעל ואיכות אות העצב EEG מאומתת על ידי בדיקת עכבת ה-EEG וערכי ה-NS DAQ. הקלטת מנוחה מתבצעת במשך שלוש דקות.

הפרבולה הראשונה, המכונה פרבולה אפס, תשמש כדי לאפשר למשתתפים להסתגל להליך ולשינוי בתנאי הכבידה. לאחר מכן, במהלך פרבולה 1 עד 10, נרשמת רק אחות EEG במצב מנוחה בזמן שהמשתתפים יושבים בשקט במושביהם בעיניים עצומות. לאחר מכן, המשתתפים מוכנים למשימות הקוגניטיביות שיבוצעו במהלך שני בלוקים של חמש פרבולות.

ההקלטה נשלטת על ידי המפעיל שנותן הוראות למשתתפים וגם שומר את תוצאות המבחנים הקוגניטיביים והזמנים. במשימת עיבוד קוגניטיבי זו, המשתתף מזהה איזה צד של המשוואה גדול יותר מהמהירות והדיוק האחרים של המשתתף. התגובה נרשמת על ידי התוכנית, וניתן ציון גבוה סופי, תלוי בדיוק, במהירות וברמה הגבוהה ביותר אליה הגיע המשתתף במהלך פרבולה 11 עד 15.

משתתף 1 יבצע משימה זו באפס G ומשתתף ב-G אחד.לאחר מכן במהלך פרבולה 16 עד 20, משתתף 1 יבצע משימה זו ב-G אחד ומשתתף 2 באפס G מדי פעם. מדידות מנוחה נרשמות במהלך הרצף הפרבולי כמו גם לפני הפרבולה הראשונה ואחריה. ניתן להשתמש ב-10 הפרבולות האחרונות למקרה שיהיה צורך לחזור על מדידות או ניסויים קודמים.

לאחר החזרה לקרקע, המשתתפים והמפעיל מורשים לעזוב את המטוס באופן זמני לפני שהם חוזרים למערך הניסוי ומכינים הכל למדידות שלאחר המדידה. בשלב זה, מדידות אחות EEG במצב מנוחה חוזרות על עצמן. לאחר השלמת כל ההקלטה והסרת הכובע מהמשתתף, הניסוי מסתיים באמצעות טומוגרפיה אלקטרומגנטית של המוח ברזולוציה נמוכה או לורטה.

ניתן לקבוע שינויים אינדיבידואליים בפעילות קליפת המוח הקדמית. עבור משתתף ראשון, השינוי שהתרחש 2000 מילישניות לאחר תחילת המיקרו-כבידה היה ממוקם באזור ברודמן תשע, השייך לקליפת המוח הקדם-מצחית הצדדית הגבית. אזור זה ממלא תפקיד חשוב בשילוב מידע חושי וזיכרון במהלך תכנון מוטורי, ארגון וויסות.

עבור משתתף שני, שינויים אלה יכולים להיות ממוקמים באזור ברודמן 9 וגם לאזור ברודמן 6, קליפת המוח הקדם-מוטורית, הידועה בתפקידה בוויסות חושי במהלך ייצוב הגוף. העקבה הבאה מראה ספקטרוסקופיה אינפרא אדום קרוב באזור המוח הקדמי. העקומה השחורה מציינת את רמת G.

הרקע הצהוב מעיד על כוח משיכה תקין. הרקע הכחול מצביע על היפר-כבידה והרקע הוורוד מצביע על מיקרו-כבידה כצפוי. יש ירידה בדם מחומצן כפי שמוצג על ידי העקבות האדומות בשלב המיקרו-כבידה, ואחריה עלייה בדם מחומצן בשלב המיקרו-כבידה.

תוצאות דומות נראות באיור זה ממשתתף אחר. מעניין שכמות הדם הלא מחומצן כפי שמוצג על ידי העקבות הכחולים, לא הראתה התנהגות עקבית בשלב הראשון של HyperV או בשלב חוסר המשקל, אך בשני הנבדקים הראתה ירידה בשלב השני של HyperV. תרשים זה מציג את המטלה הקוגניטיבית של שני נבדקים לשלוש נקודות מדידה במהלך האימון, שנמדדה לפני הטיסה באפס Gs, שנמדדה במהלך הטיסה, וב-G אחד נמדדה גם במהלך הטיסה.

הציונים שונים בין הנבדקים ומצביעים על כך שהירידות הנוירו-קוגניטיביות שדווחו בעבר במהלך טיסות פרבוליות נובעות ככל הנראה מתגובות לחץ אינדיבידואליות. לאחר שצפית בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד ליישם את הטכניקה המשולבת e, e, g וברכיים, כמו גם כיצד לעקוב אחר פעילות אלקטרו-קורטיקלית ושינויים המודינמיים במקביל. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לבדוק את איכות האות ולעקוב אחר התנהגות הנבדקים.

השיטות האלה עשויות לסלול את הדרך לחוקרים שמתעניינים בתפקוד קליפת המוח ולחקור את ההשפעות של מיקרו-כבידה על תפקוד קליפת המוח המוחית, וברגע שנזהה את המנגנונים האלה, זה עשוי לסייע למטופלים, לאסטרונאוטים וגם לאנשים רגילים.