Coerenza tra funzione cerebrale corticale e prestazioni neurocognitive durante condizioni di gravità Cambiato

Questa procedura applica una tecnica combinata di registrazione EEG e spettroscopia nel vicino infrarosso per determinare in che misura la diminuzione delle prestazioni neurocognitive in assenza di peso è dovuta agli effetti primari dei cambiamenti emodinamici ed elettrocorticali o agli effetti secondari correlati allo stress. Ciò si ottiene monitorando i cambiamenti nell'attività elettrocorticale dei partecipanti durante un volo parabolico, comprese le fasi di microgravità, microgravità e gravità normale. I cambiamenti emodinamici all'interno del cervello frontale possono essere monitorati in parallelo utilizzando la spettroscopia nel vicino infrarosso o i nervi.

I cambiamenti nell'attività corticale cerebrale possono quindi essere localizzati utilizzando la tomografia elettromagnetica. Il passo finale consiste nel correlare i cambiamenti elettrocorticali ed emodinamici. In definitiva, i risultati mostrano che i cambiamenti emodinamici dovuti alle mutate condizioni di gravità sono associati a cambiamenti nella funzione elettrocorticale.

Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti come la risonanza magnetica o la PET, è che l'elettrofotografia combinata con l'elettrotomografia e la spettroscopia nel vicino infrarosso è fattibile durante ambienti estremi come i voli parabolici o i voli spaziali con carichi limitati e spazio limitati HyperV, e consente di misurare e correlare i cambiamenti nell'attività elettrica neurale e i cambiamenti di uccisione emodinamica all'interno del cervello. Questo metodo aiuta a rispondere a domande chiave nel campo della neurofisiologia e della ricerca spaziale, come le mutevoli condizioni di gravità che portano a cambiamenti corticali emodinamici ed elettrici. Aiuta a capire dove esattamente nel cervello avvengono questi cambiamenti e quali sono le conseguenze di questi cambiamenti.

Una volta identificati i processi neurofisiologici sottostanti, una volta identificato ciò che accade alla funzione corticale cerebrale e all'emodinamica mentre siamo nello spazio, mentre siamo in assenza di peso, siamo in grado di sviluppare contromisure specifiche per migliorare la qualità della vita, il successo e la sicurezza della missione. Quindi questo metodo può fornire informazioni sui meccanismi di funzionamento del cervello, o potrebbe anche essere applicato ad altri sistemi come le menomazioni neurologiche dei pazienti neurologici, o l'idea fondamentale di come funziona il nostro cervello. Abbiamo avuto l'idea di questa ricerca quando abbiamo sentito parlare di decrementi neurocognitivi da parte degli astronauti che vivono nello spazio.

La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale perché è difficile apprendere le fasi di analisi perché ci sono molti modi per trattare e analizzare i dati Una o due ore prima del volo. I partecipanti vengono portati in una stanza dell'aeroporto per prepararsi agli esperimenti. In primo luogo, viene misurata la circonferenza della testa e pulito il cuoio capelluto in modo che la cuffia EEG con l'optos infermiere e il ricevitore integrati possano essere posizionati sulla testa del partecipante.

Il passo successivo consiste nel contrassegnare le posizioni per gli elettrodi FP uno e FP due. In primo luogo, la distanza tra il nasn e l'inion viene misurata successivamente a una distanza, un decimo del percorso tra il Sian e l'inion. Partendo dal Sian, vengono fatti due segni a sinistra e a destra della linea mediana a una distanza che è un 20° della circonferenza della testa.

La cuffia contiene gli elettrodi che verranno attaccati al cuoio capelluto e garantisce la corretta posizione dei sensori. Viene scelta una cuffia EEG appropriata per le dimensioni della testa del partecipante. Successivamente, il tappo viene tirato su.

Viene controllata la testa del partecipante e la sua posizione. L'elettrodo CZ dovrebbe essere sul vertice e l'FP uno e l'FP due, e gli elettrodi O uno e O2 dovrebbero essere orizzontali e sui segni, un sottogola è fissato per assicurare che il cappuccio rimanga in una posizione simmetrica e corretta. Successivamente, l'elettrodo della frequenza cardiaca viene posizionato per fare ciò, un elettrodo EEG può essere utilizzato e il sensore viene posizionato sul torace del partecipante.

Ora l'impedenza degli elettrodi è ridotta al minimo e la conduzione del segnale è controllata. Ogni elettrodo contiene dei LED, che verranno letti quando viene avviata la misurazione dell'impedenza. I peli vengono allontanati dalla punta dell'elettrodo con un ago a punta smussata e il gel viene iniettato tra la punta dell'elettrodo e la superficie della pelle, iniziando con gli elettrodi di riferimento e di terra.

Man mano che il gel viene iniettato, il colore dei LED cambierà al diminuire dell'impedenza, in modo tale che il colore rosso iniziale diventerà prima giallo e poi verde. Poiché il valore di impedenza target viene raggiunto a 25 kilo ohm, l'azione degli elettrodi fornirà un buon rapporto segnale/rumore pari o inferiore a questo valore target. Questa procedura viene ripetuta per tutti gli elettrodi a cappuccio.

Una volta preparato il cappuccio dell'elettrodo per entrambi i partecipanti, ai partecipanti vengono fornite istruzioni sui dettagli del volo parabolico e sul programma sperimentale che verrà seguito. Ai partecipanti viene presentata una panoramica schematica delle parabole da zero a 30 e dei compiti da svolgere. Inoltre, vengono esaminati gli annunci verbali che descrivono in dettaglio quando e come iniziare e interrompere i test.

Infine, i partecipanti vengono portati sull'aereo per la preparazione del volo a bordo. Una volta a bordo, i partecipanti vengono seduti uno accanto all'altro nella configurazione sperimentale e le cinture di sicurezza vengono allacciate liberamente. I cavi EEG sono collegati alla scatola di controllo dell'elettrodo e la scatola di controllo dell'elettrodo è collegata all'amplificatore.

Successivamente, i nervi OID e il ricevitore vengono fissati nel supporto OID nella cuffia EEG. A questo punto viene avviato il modulo EEG NERS. Questo controlla la connettività e la qualità del segnale.

Quindi vengono avviati i nervi e il software EEG e viene creato uno spazio di lavoro per registrare. I dati vengono aperti. Quindi vengono inseriti il nome del file, la frequenza di registrazione e il montaggio.

Se alcuni segnali non sono ottimali. I valori di impedenza per l'EEG o i valori DAQ per i nervi vengono regolati nuovamente o viene iniettato più gel secondo necessità. A questo punto, viene avviata la registrazione dell'EEG e del segnale nervoso e vengono raccolte le misurazioni prem dello stato di riposo.

I partecipanti non hanno alcun compito a questo punto, ma devono rimanere fermi, rilassarsi e tenere gli occhi chiusi. La registrazione viene interrotta dopo tre minuti. Dopo il periodo di riposo, i partecipanti eseguiranno un test di base della sfida alla lavagna del compito cognitivo.

Infine, tutti i dispositivi vengono spenti e la scatola di controllo dell'elettrodo EEG, nonché l'optos e il ricevitore dell'infermiere vengono scollegati. Tutte le attrezzature, compresa la fotocamera e gli iPhone, sono conservate in un compartimento per la preparazione al decollo per l'inizio degli esperimenti in volo. Una volta che l'aereo ha raggiunto un'altitudine di crociera, il primo passo è quello di montare la videocamera sul corrimano, quindi avviare la registrazione video.

Successivamente, i partecipanti vengono sistemati ai loro posti e le cinture di sicurezza vengono allacciate senza stringere. I partecipanti devono rimanere seduti almeno per la parabola da zero a 25. Gli iPhone sono attaccati alla parte superiore della gamba dei partecipanti con il velcro.

Ora, la scatola di controllo dell'elettrodo EEG è collegata e i nervi optos e il ricevitore sono fissati nel supporto dell'opto nel cappuccio. Viene avviato il modulo EEG e nervi e viene verificata la qualità del segnale nervoso EEG controllando l'impedenza EEG e i valori NS DAQ. La registrazione a riposo viene eseguita per tre minuti.

La prima parabola, che è designata parabola zero, servirà per consentire ai partecipanti di adattarsi alla procedura e al cambiamento delle condizioni di gravità. Quindi, durante la parabola da uno a 10, viene registrato solo l'infermiere EEG in stato di riposo mentre i partecipanti siedono tranquillamente ai loro posti con gli occhi chiusi. Successivamente, i partecipanti vengono preparati per i compiti cognitivi che verranno eseguiti durante due blocchi di cinque parabole.

La registrazione è controllata dall'operatore che dà istruzioni ai partecipanti e salva anche i risultati dei test cognitivi e i tempi. In questo compito di elaborazione cognitiva, il partecipante identifica quale lato di un'equazione è più grande dell'altro la velocità e l'accuratezza del partecipante. La risposta viene registrata dal programma e viene assegnato un punteggio finale elevato, a seconda della precisione, della velocità e del livello più alto raggiunto dal partecipante durante la parabola da 11 a 15.

Il partecipante uno eseguirà questo compito in zero G e il partecipante in un G. Quindi, durante la parabola da 16 a 20, il partecipante uno eseguirà questo compito in un G e il partecipante due in zero G occasionalmente. Le misurazioni a riposo vengono registrate durante la sequenza parabolica, nonché prima della prima e dopo l'ultima parabola. Le ultime 10 parabole possono essere utilizzate nel caso in cui sia necessario ripetere misurazioni o esperimenti precedenti.

Una volta tornati a terra, i partecipanti e l'operatore sono autorizzati a lasciare temporaneamente l'aereo prima di rientrare nella configurazione sperimentale e preparare tutto per le misurazioni post-misurazione. In questo momento, le misurazioni dell'infermiera EEG in stato di riposo vengono ripetute. Una volta completata tutta la registrazione e rimosso il cappuccio dal partecipante, l'esperimento viene terminato utilizzando la tomografia elettromagnetica cerebrale a bassa risoluzione o Loretta.

È possibile determinare i cambiamenti individuali nell'attività corticale frontale del cervello. Per il primo partecipante, il cambiamento che si è verificato 2000 millisecondi dopo l'inizio della microgravità è stato localizzato nell'area nove di Broadman, che appartiene alla corteccia prefrontale laterale dorsale. Questa regione svolge un ruolo importante nell'integrazione delle informazioni sensoriali e mnemoniche nel corso della pianificazione, dell'organizzazione e della regolazione motoria.

Per il secondo partecipante, questi cambiamenti potrebbero essere localizzati nell'area nove di Broadman e anche nell'area sei di Broadman, la corteccia pre-motoria, che è nota per il suo ruolo nella regolazione sensoriale nel corso della stabilizzazione del corpo. La prossima traccia mostra la spettroscopia nel vicino infrarosso nella regione frontale del cervello. La curva nera indica il livello G.

Lo sfondo giallo indica la gravità normale. Lo sfondo blu indica l'ipergravità e lo sfondo rosa indica la microgravità come previsto. C'è una diminuzione del sangue ossigenato, come mostrato dalla traccia rossa nella fase di microgravità, seguita da un aumento del sangue ossigenato nella fase di microgravità.

Risultati simili si vedono in questa figura di un altro partecipante. È interessante notare che la quantità di sangue deossigenato, come mostrato dalla traccia blu, non ha mostrato un comportamento coerente per la prima fase HyperV o la fase di assenza di peso, ma in entrambi i soggetti ha mostrato una diminuzione nella seconda fase HyperV. Questa figura mostra il compito cognitivo per due soggetti per tre punti di misurazione durante l'addestramento, che è stato misurato prima del volo in zero Gs, che è stato misurato durante il volo e a un G misurato anche durante il volo.

I punteggi differiscono tra i soggetti, indicando che i decrementi neurocognitivi precedentemente riportati durante i voli parabolici sono molto probabilmente dovuti a reazioni individuali allo stress. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come applicare la tecnica combinata e, e, g e ginocchia, nonché di come monitorare l'attività elettrocorticale e i cambiamenti emodinamici in parallelo. Durante il tentativo di questa procedura, è importante verificare la qualità del segnale e monitorare il comportamento dei soggetti.

Queste tecniche potrebbero aprire la strada ai ricercatori interessati alla funzione corticale cerebrale e ad esplorare gli effetti della microgravità sulla funzione corticale cerebrale, e una volta identificati questi meccanismi, questo potrebbe aiutare i pazienti, gli astronauti così come le persone normali.