Name: Coerenza tra funzione cerebrale corticale e prestazioni neurocognitive durante condizioni di gravità Cambiato (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-05-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 29 s
Description: Scopri come monitorare l'attività elettrocorticale e i cambiamenti emodinamici cerebrali durante voli parabolici con gravità alterata. Questo metodo combina EEG e NIRS per studiare le prestazioni neurocognitive nello spazio.

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Vorremmo ringraziare Cervello Products GmbH per fornire le loro attrezzature, competenze e di aiuto. Questo studio è stato finanziato dal Ministero Federale dell&#39;Economia e della Tecnologia attraverso un finanziamento della Agenzia Spaziale Tedesca (DLR) 50WB0819.

1. Procedura sperimentale <ol><li> Su un terreno pre-volo preparazione - La preparazione soggetto è fatto in una stanza separata presso l'aeroporto. (1-2 ore prima del volo) <ol><li> Montaggio del tappo EEG / NIRS <ol><li> Elettrodi e sensori NIR sono attaccati al cuoio capelluto con un tappo di EEG. Questo metodo garantisce la corretta posizione dei sensori. </li><li> Le dimensioni della calotta è determinata dalle dimensioni della testa del soggetto </li><li> L'operatore si assicura del corretto posizionamento del tappo. L'elettrodo Cz è sul vertice (il punto a metà strada tra il nasion e cipolla), il PO9-PO10 e Fp1, Fp2 elettrodi sono orizzontali, il tappo è simmetrica. </li><li> L'elettrodo frequenza cardiaca è posizionato sul petto </li></ol></li><li> Minimizzazione di impedenza <ol><li> Gli elettrodi Prodotti actiCAP cervello sono collegati alla scatola di controllo. </li><li> Ogni elettrodo contiene i LED, che diventa rosso quando la misura di impedenza viene avviato. </li><li> Il pelo è allontanato dalla punta dell'elettrodo con una punta smussata ago. </li><li> Gel viene iniettato tra la punta dell'elettrodo e la superficie della pelle. </li><li> Il colore del LED passa, al diminuire della impedenza. Il colore iniziale rosso diventa giallo, il giallo diventa verde, se il valore di impedenza obiettivo è raggiunto. </li><li> L'impedenza è di 25 kOhm obiettivo, dal momento che gli elettrodi attivi fornire una buona segnale-rumore razione di sotto di questo valore. Pertanto la preparazione tappo è veloce e conveniente. </li><li> L'operatore inizia a lavorare sugli elettrodi di riferimento e di terra, e si ripete per tutti gli altri elettrodi. </li></ol></li></ol></li><li> A bordo di preparazione pre-volo <ol><li> Pre-misure <ol><li> I soggetti sono inseriti nel setup sperimentale, le cinture di sicurezza sono fissati liberamente </li><li> I cavi sono collegati, le batterie sono caricate. </li><li> L'operatore inizia il modulo EEG e NIRS, controlla la connettività e la qualità del segnale EEG / NIRS. </li><li> Registrazione di riposo stato EEG / NIRS. I soggetti non hanno alcun compito. </li><li> La registrazione viene interrotta. </li><li> I soggetti eseguire l'attività conoscitiva sul terreno. Il compito cognitivo è un'attenzione / task di calcolo ( <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> ), dove i soggetti devono individuare quel lato di una equazione che è più grande della altri in relazione alla velocità e precisione. </li></ol></li><li> Ripone lo strumento <ol><li> L'operatore archivia la telecamera e l'iPhone per decollare. </li></ol></li></ol></li><li> In misura volo <ol><li> Preparazione <ol><li> Operatore monta il video-fotocamera al corrimano e inizia la registrazione. </li><li> L'iPhone sono immessi sul coscia dei soggetti. </li><li> L'operatore inizia il modulo EEG e NIRS, controlla la qualità del segnale EEG / NIRS, e inizia la registrazione. </li></ol></li><li> Misura <ol><li> I soggetti eseguire l'attività cognitiva nel corso di due blocchi di cinque parabole parabola tra 11-15 e 16-20. Operazione verrà eseguita in un ordine casuale in assenza di gravità o gravità normale. Solo riposo stato EEG / NIRS è registrato durante le prime 10 parabole. Le parabole ultima sarà utilizzato in caso di mancanza misurazioni precedenti (vedi Figura 1). </li><li> L'operatore controlla la registrazione, e istruisce i soggetti. L'operatore annoterà tutti i risultati dei test cognitivi e dei tempi. </li></ol></li></ol></li><li> Su terreno dopo il volo di misura <ol><ol><li> Riposo stato EEG / NIRS misurazione viene effettuata. </li></ol></ol></li></ol> Ci aspettiamo di trovare una maggiore attivazione cerebrale durante la gravità, come indicato in precedenza (Schneider et. Al 2008 + 2009). Ci aspettiamo un'ulteriore aumento del tessuto in modo da vedere ossigenato nel cervello frontale e in assenza di peso inferiore tessuto ossigenato in hypergravity. Il compito attenzione dovrebbe essere compromessa durante tutto il volo rispetto al pre e post volo e forse anche di più in assenza di peso dovuto ai maggiori di attivazione centrale e l'eccitazione in assenza di peso. 2. Rappresentante Risultati Mappatura del passaggio dalla fase hypergravity di peso siamo stati in grado di osservare l'attività cerebrale corticale aumentato nella corteccia frontale e ridotta attività nella corteccia occipitale e temporale 2000 - 2350 ms dopo l'inizio di peso (Figura 2a, b). sLORETA permesso la localizzazione di questa maggiore attivazione frontale nella zona di Brodmann 9 della corteccia prefrontale dorsolaterale, che è noto per essere coinvolto in funzioni esecutive con l'integrazione delle informazioni sensoriali e mnemonico nel corso della pianificazione motoria, organizzazione e regolazione, (figura 3a, b). Inoltre, soggetto 2 ha mostrato un aumento di Brodmann zona 6, la corteccia premotoria, che svolge un ruolo di guida sensoriale nel corso di stabilizzazione del corpo (vedi figura 3 b). Una media di oltre le prime 10 parabole, analisi NIRS rivelato diminuzione dell'emoglobina ossigenata (HHb) la concentrazione di entrambi i soggetti in hypergravity così come un aumento di emoglobina ossigenata (O2Hb) in assenza di peso. Per l'emoglobina HHb nel soggetto 1, abbiamo trovato una tendenza di un aumento nella fase hypergravity prima di gravità così come una diminuzione durante la leggerezza e la fase di hypergravity dopo l'assenza di gravità. In questo O2Hb soggetto è tornato ai valori basali 10-15 secondi dopo la parabola. In tema di contrasto 2 ha mostrato un leggero aumento con la diminuzione della O2Hb nella fase hypergravity prima della leggerezza, con un incremento durante la leggerezza e una diminuzione durante hypergravity dopo l'assenza di gravità. Per questo O2Hb soggetto rimasto ad essere diminuita per circa 30 secondi dopo parabola (figura 4a, b) Il compito cognitivo ha portato nei punteggi riduzione delle prestazioni per entrambi i partecipanti a gravità normale durante il volo a fronte di una sessione di verifica preliminare. Solo soggetto 2 ha mostrato un punteggio diminuito in weightlessnes (Figura 5). <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. Sequenza di volo parabolico. Ordine dei compiti e le misurazioni durante il volo, il numero di parabole sono indicate in grigio, i numeri con apostrofo indicano la lunghezza di pause più lunghe tra parabole. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2a.jpg" alt="Figura 2a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 2a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2b.jpg" alt="Figura 2b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 2b"> Figura 2 Vista Mapping di due soggetti oltre i tempi di 500 ms prima di assenza di gravità (in hypergravity) fino a 2500 ms in assenza di peso. View è da sopra la testa; piccoli cerchi indicano le posizioni degli elettrodi, diminuisce il colore blu e giallo per il colore rosso aumenta l'attività electrocortical in micro Volt. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3a.jpg" alt="Figura 3a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 3a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3b.jpg" alt="Figura 3b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 3b"> Figura 3 Tre viste LORETA. (Superiore: dall'alto, in basso a sinistra: da sinistra, in basso a destra: da dietro) di due soggetti oltre i termini previsti dal 2000 ms fino a 2350 ms dopo l'inizio di peso. Colore rosso indica aumento dell'attività cerebrale. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4a.jpg" alt="Figura 4a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 4a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4b.jpg" alt="Figura 4b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 4b"> Figura 4 tracce NIRS (rosso: emoglobina ossigenata, blu: emoglobina deossigenata, nero: livello di gravità). Durante il periodo di una parabola da 40 secondi prima che la parabola di gravità normale (1G: area gialla), oltre la fase hypergravity prima (1,8 G: area blu), peso (0G: area rossa) e la fase hypergravity seconda (1,8 g: area blu) fino a 40 secondi dopo la parabola. Livello di gravità è visualizzato in modo inverso (diminuzione della traccia significa aumentare di gravità a partire da pari a gravità normale (1G) 0. I dati indicati sono una media di oltre 10 parabole. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig5.jpg" alt="Figura 5" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 5"> Figura 5. Punteggio performance di compito cognitivo del partecipante 1 (traccia blu) e 2 (traccia rossa) per la formazione misure prima del volo e in volo in assenza di peso (0G) e gravità 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 produzione di questo articolo è stato sponsorizzato dai prodotti del cervello, GmbH. Roland Csuhaj è un dipendente di prodotti Brain, GmbH, che produce uno strumento utilizzato in questo articolo.

Per mancanza di brain-imaging metodi in condizioni estreme finora i processi neurofisiologici alla base della perdita di valore della performance cognitiva e lo stato mentale non sono state valutate. In questo lavoro siamo stati in grado di visualizzare i cambiamenti nell&#39;attività cerebrale corticale e il livello di ossigenazione nel corso di un volo parabolico e di localizzare questi cambiamenti all&#39;interno del cervello con EEG combinato con LORETA e NIRS. Come previsto, abbiamo trovato un aumento dell&#39;attività electrocortical durante la leggerezza, che è stato localizzato nelle regioni frontali del cervello (aree di Brodmann 9 +6). I risultati indicano che circa 2000 ms dopo l&#39;attività cerebrale corticale transizione è alterata soprattutto nelle regioni frontali del cervello. Si potrebbe supporre che questo aumento di attività nella zona di Brodmann 6 e 9 rispecchia i meccanismi del cervello, il rilevamento e l&#39;elaborazione condizioni di gravità modificata al fine di mantenere la stabilità del corpo così come la capacità del motore in condizioni di gravità alterata. Per quanto riguarda i cambiamenti emodinamici, NIRS ha rivelato che il O2Hb frontale del cervello diminuisce drasticamente nella fase hypergravity primo e aumenta in assenza di gravità, mentre, HHb ha mostrato solo le modifiche moderata. Di conseguenza questo effetto non può essere attribuito ad uno spostamento di volume di sangue solo. Più probabilmente questo sembra riflettere una sorta di autoregolazione cerebrale, soprattutto come l&#39;aumento di O2Hb avviene molto prima che il passaggio da 1,8 G a 0G (soprattutto in figura 4). Al contrario O2Hb e HHB sia ridurre in fase di hypergravity secondo. I risultati del compito cognitivo non indicano compromissione chiaro durante la gravità normale o assenza di gravità a bordo rispetto a una sessione di verifica preliminare. Sulla base dei risultati di due soggetti non chiara affermazione è possibile se i voli parabolici o assenza di gravità con il suo aumento dell&#39;attività cerebrale e il livello di ossigenazione hanno un&#39;influenza sulla performance cognitiva. Studi precedenti danno ragione di credere che in questo contesto, lo stress potrebbe anche svolgere un ruolo (Schneider et al. 2007), tuttavia nessun cambiamento nella concentrazione di cortisolo potrebbe essere ottenuto per entrambi i soggetti. Ulteriori dati sono necessari per convalidare questi risultati e di consentire la correlazione dei cambiamenti nell&#39;attività cerebrale corticale, i cambiamenti emodinamici e prestazioni cognitive. Questo lavoro intende dimostrare che il monitoraggio dei cambiamenti locali nell&#39;attività cerebrale corticale e il livello di ossigenazione durante le diverse fasi di gravità cambiato è possibile utilizzando EEG in combinazione con NIRS e LORETA. Questi risultati sono un successo per la ricerca spaziale e permetterà la visualizzazione di cambiamenti complessi e locali di attività cerebrale corticale in hypergravity o assenza di gravità e la correlazione di test mentali o motorie con cambiamenti oggettivi nel cervello. Il passo successivo è quello di applicare questo metodo durante a lungo termine le missioni spaziali.

coerenza tra funzione cerebrale corticale e prestazioni neurocognitive durante condizioni di gravità cambiato

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

Processi cognitivi di studi precedenti, mentale e / o del motore durante la breve, peso medio e lungo termine sono stati solo di natura descrittiva, e focalizzato sugli aspetti psicologici. Fino ad ora, l&#39;osservazione oggettiva dei parametri neurofisiologici non è stato effettuato - senza dubbio, perché i mezzi tecnici e metodologici non sono stati disponibili -, le indagini sugli effetti neurofisiologici di peso sono nella loro infanzia (Schneider et al 2008).. Mentre le tecniche di imaging come la tomografia ad emissione di positroni (PET) e la risonanza magnetica (MRI) sarebbe difficilmente applicabile nello spazio, la non invasiva spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) tecnica rappresenta un metodo di mappatura dei processi emodinamiche del cervello in tempo reale che sia relativamente poco costoso e che possono essere impiegati anche in condizioni estreme. La combinazione con elettroencefalografia (EEG) apre la possibilità di seguire i processi electrocortical in condizioni di instabilità gravitazionale con una risoluzione più fine temporale e con più profonda di localizzazione, per esempio con electrotomography (LORETA). Precedenti studi hanno mostrato un aumento di frequenza di attività beta in condizioni normali di gravità e di una diminuzione in condizioni di assenza di gravità durante un volo parabolico (Schneider et al. 2008a + b). Gli studi hanno rivelato inclinazione diversi cambiamenti nelle funzioni cerebrali, che consentono di suggerire, che i cambiamenti in volo parabolico potrebbe riflettere processi emozionali piuttosto che i cambiamenti emodinamici. Tuttavia, non è ancora chiaro se questi sono gli effetti della gravità modificati o cambiamenti emodinamici all&#39;interno del cervello. Combinando EEG / LORETA e NIRS dovrebbe per la prima volta consentono di mappare gli effetti dell&#39;assenza di gravità e gravità ridotta in entrambi i processi emodinamici ed elettrofisiologici nel cervello. Inizialmente, questo deve essere fatto come parte di uno studio di fattibilità durante un volo parabolico. In seguito, si prevede anche di utilizzare entrambe le tecniche durante il volo spaziale a medio e lungo termine. Si può supporre che a lungo termine ridistribuzione del volume del sangue e il conseguente aumento nella fornitura di ossigeno al cervello porterà a cambiamenti nel sistema nervoso centrale che sono anche responsabili dei processi anemico, e che può a sua volta ridurre le prestazioni (De Santo et al. 2005), il che significa che potrebbe essere cruciale per il successo e la sicurezza di una missione (Genik et al. 2005, Ellis 2000). In base a questi risultati, sarà necessario sviluppare e impiegare le contromisure estesa. I risultati iniziali per lo studio MARS500 suggeriscono che, in aggiunta alla loro importanza nel contesto del sistema cardiovascolare e motorio, dello sport e l&#39;attività fisica può svolgere un ruolo nel migliorare i parametri neurocognitiva. Prima che questo possa essere pienamente stabilita, però, sembra necessario per conoscere meglio l&#39;influenza del cambiamento delle condizioni di gravità sui processi neurofisiologici e danni neurocognitivi associati.

L&#39;effetto di leggerezza e hypergravity su entrambi i processi di emodinamica ed elettrofisiologia nel cervello sta per essere seguita durante il volo parabolico con tecniche EEG e NIRS. Uno studio di fattibilità di un esperimento più complesso, che si prevede di effettuare durante il volo spaziale a medio e lungo termine.

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

Studi precedenti sui processi cognitivi, mentali e/o motori durante l'assenza di gravità a breve, medio e lungo termine sono stati solo di natura descrittiva e...

Questa procedura applica una tecnica combinata di registrazione EEG e spettroscopia nel vicino infrarosso per determinare in che misura la riduzione delle prestazioni neurocognitive in condizioni di assenza di peso è dovuta agli effetti primari di cambiamenti emodinamici ed elettrocorticali o a effetti secondari correlati allo stress. Ciò viene realizzato monitorando i cambiamenti nell'attività elettrocorticale dei partecipanti durante un volo parabolico, comprendente fasi di microgravità, microgravità e gravità normale. I cambiamenti emodinamici nella regione frontale del cervello possono essere monitorati in parallelo mediante spettroscopia nel vicino infrarosso o nervi.I cambiamenti nell'attività corticale cerebrale possono quindi essere localizzati mediante tomografia elettromagnetica. L'ultimo passaggio consiste nel correlare i cambiamenti elettrocorticali e emodinamici. In definitiva, i risultati mostrano che le variazioni emodinamiche dovute a condizioni di gravità alterate sono associate a modifiche della funzione elettrocorticale.Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti come la risonanza magnetica (MRI) o la tomografia a emissione di positroni (PET) consiste nel fatto che l'elettrofotografia combinata con la tomografia elettrica e la spettroscopia nel vicino infrarosso può essere applicata in condizioni estreme, come voli parabolici o missioni spaziali con microgravità, carichi limitati e spazio ridotto, permettendo di misurare e correlare i cambiamenti nell'attività elettrica neurale e nei parametri emodinamici all'interno del cervello. Questo metodo contribuisce a rispondere a domande fondamentali nel campo della neurofisiologia e della ricerca spaziale, come ad esempio come le variazioni delle condizioni di gravità inducano modifiche emodinamiche ed elettriche a livello corticale. Aiuta a individuare con precisione in quale zona del cervello tali cambiamenti avvengano e quali siano le conseguenze di queste alterazioni.Una volta identificati i processi neurofisiologici sottostanti, una volta chiarito cosa accade alla funzione corticale cerebrale e all'emodinamica durante la permanenza nello spazio, in condizioni di microgravità, saremo in grado di sviluppare contromisure specifiche per migliorare la qualità della vita, il successo della missione e la sicurezza operativa. Pertanto, questo metodo può fornire informazioni sui meccanismi di funzionamento del cervello, oppure potrebbe essere applicato ad altri sistemi, come i deficit neurologici dei pazienti affetti da patologie neurologiche, o al concetto fondamentale di come il nostro cervello opera. L'idea iniziale per questa ricerca è emersa quando abbiamo appreso dei declini neurocognitivi riportati dagli astronauti durante la permanenza nello spazio.La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale perché è difficile imparare i passaggi di analisi, poiché esistono molti modi per trattare e analizzare i dati. Da una a due ore prima del volo, i partecipanti vengono accompagnati in una stanza dell'aeroporto per prepararsi agli esperimenti. Innanzitutto, viene misurata la circonferenza della testa e il cuoio capelluto viene pulito, in modo che il casco EEG con gli optodi integrati e il ricevitore possa essere posizionato sulla testa del partecipante.Il passo successivo consiste nel segnare le posizioni per gli elettrodi FP uno e FP due. Innanzitutto, si misura la distanza tra nasn e inion; successivamente, a una distanza pari a un decimo del tragitto tra Sian e inion, partendo da Sian, si effettuano due segni a sinistra e a destra della linea mediana, a una distanza pari a un ventesimo della circonferenza cranica.Il casco contiene gli elettrodi che verranno applicati al cuoio capelluto e garantisce la corretta posizione dei sensori. Si sceglie un casco EEG adatto alle dimensioni della testa del partecipante. Successivamente, il casco viene infilato.Viene controllata la testa del partecipante e la sua posizione. L'elettrodo CZ deve trovarsi sul vertice, mentre gli elettrodi FP1 e FP2 e gli elettrodi O1 e O2 devono essere allineati in orizzontale e posizionati sui segni corrispondenti; viene fissata una cinghia sotto il mento per assicurare che il casco rimanga in una posizione simmetrica e corretta. Successivamente, viene posizionato l'elettrodo per la frequenza cardiaca: a tale scopo può essere utilizzato un elettrodo EEG, posizionando il sensore sul torace del partecipante.Ora l'impedenza degli elettrodi viene minimizzata e viene verificata la conduzione del segnale. Ciascun elettrodo contiene LED che si accenderanno quando viene avviata la misurazione dell'impedenza. I capelli vengono spostati dalla punta dell'elettrodo con un ago dalla punta smussata e del gel viene iniettato tra la punta dell'elettrodo e la superficie della pelle, partendo dagli elettrodi di riferimento e di massa.Mentre il gel viene iniettato, il colore dei LED cambierà al diminuire dell'impedenza, in modo che il colore iniziale rosso diventerà prima giallo e poi verde. Quando viene raggiunto il valore di impedenza obiettivo di 25 kilo ohm, l'accoppiamento degli elettrodi garantirà un rapporto segnale-rumore elevato a questo valore o al di sotto. Questa procedura viene ripetuta per tutti gli elettrodi del casco.Dopo aver preparato il cappuccio con elettrodi per entrambi i partecipanti, questi ricevono istruzioni sui dettagli del volo parabolico e sul programma sperimentale che verrà seguito. Viene fornita ai partecipanti una panoramica schematica delle parabole dalla zero alla 30 e dei compiti da svolgere. Inoltre, vengono riviste le comunicazioni verbali che illustrano quando e come iniziare e interrompere i test.Infine, i partecipanti vengono accompagnati sull'aeroplano per la preparazione al volo a bordo. Una volta a bordo, i partecipanti vengono fatti sedere l'uno accanto all'altro nell'allestimento sperimentale e le cinture di sicurezza vengono allacciate in modo lento. I cavi EEG vengono collegati alla scatola di controllo degli elettrodi e la scatola di controllo degli elettrodi viene collegata all'amplificatore.Successivamente, i dispositivi OIDs e il ricevitore vengono fissati nel supporto OIDs all'interno del casco EEG. A questo punto, viene avviato il modulo EEG NERS, che controlla la connettività e la qualità del segnale.Quindi si avviano i nervi e il software EEG e si apre un'area di lavoro per la registrazione. Vengono aperti i dati. Successivamente si inseriscono il nome del file, la frequenza di registrazione e il montaggio.Se eventuali segnali risultano subottimali, i valori di impedenza per l'EEG o i valori di acquisizione dati (DAQ) per i nervi vengono riassestati oppure viene iniettato altro gel secondo necessità. A questo punto, si inizia la registrazione dell'EEG e del segnale nervoso e vengono raccolte le misurazioni dello stato di riposo prima dell'intervento.I partecipanti non hanno alcun compito da svolgere in questa fase, ma devono rimanere fermi, rilassati e tenere gli occhi chiusi. La registrazione viene interrotta dopo tre minuti. Al termine del periodo di riposo, i partecipanti eseguiranno un test di base del compito cognitivo chalkboard challenge.Infine, tutti i dispositivi vengono spenti e la scatola di controllo degli elettrodi EEG, così come gli opto e il ricevitore dell'infermiera, vengono scollegati. Tutte le apparecchiature, compresa la telecamera e gli iPhone, vengono riposte in un compartimento per la preparazione al decollo, in previsione degli esperimenti in volo. Una volta che l'aereo ha raggiunto l'altitudine di crociera, il primo passo consiste nel montare la telecamera video sulla ringhiera e quindi avviare la registrazione video.Successivamente, i partecipanti vengono fatti accomodare sui loro posti e le cinture di sicurezza vengono allacciate in modo lento. I partecipanti dovrebbero rimanere seduti almeno dalla parabola zero alla 25. Gli iPhone vengono fissati alla coscia superiore dei partecipanti con il nastro adesivo in Velcro.Ora, la scatola di controllo degli elettrodi EEG viene collegata e i dispositivi optos e ricevitore vengono fissati nell'apposito alloggiamento nel casco. Viene avviato il modulo EEG e nervi, e la qualità del segnale nervoso EEG viene verificata controllando l'impedenza EEG e i valori NS DAQ. Viene effettuata una registrazione a riposo della durata di tre minuti.La prima parabola, denominata parabola zero, verrà utilizzata per consentire ai partecipanti di abituarsi alla procedura e al cambiamento delle condizioni di gravità. Successivamente, durante la parabola uno fino alla dieci, viene registrata esclusivamente l'EEG a riposo mentre i partecipanti siedono tranquillamente sui loro posti con gli occhi chiusi. In seguito, i partecipanti vengono preparati per i compiti cognitivi che verranno eseguiti durante due blocchi di cinque parabole ciascuno.La registrazione è controllata dall'operatore, che fornisce 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 maggiore dell'altro in termini di velocità e accuratezza del partecipante. La risposta viene registrata dal programma e viene assegnato un punteggio finale elevato, in base all'accuratezza, alla velocità e al livello più alto raggiunto dal partecipante durante la parabola da 11 a 15.Il partecipante uno eseguirà questo compito in condizioni di zero G e il partecipante due in condizioni di uno G. Successivamente, durante le parabole da 16 a 20, il partecipante uno eseguirà il compito in condizioni di uno G e il partecipante due in condizioni di zero G occasionalmente. Le misurazioni a riposo vengono registrate anche durante la sequenza parabolica, nonché prima della prima e dopo l'ultima parabola. Le ultime 10 parabole possono essere utilizzate nel caso in cui alcune misurazioni o esperimenti precedenti debbano essere ripetuti.Una volta tornati a terra, ai partecipanti e all'operatore è consentito lasciare temporaneamente l'aereo prima di rientrare nell'apparato sperimentale e preparare tutto per le misurazioni post-esperimento. A questo punto, vengono ripetute le misurazioni dell'EEG in stato di riposo effettuate dall'infermiere. Una volta completate tutte le registrazioni e rimossa la calotta dal partecipante, l'esperimento termina utilizzando la tomografia elettromagnetica cerebrale a bassa risoluzione o Loretta.È possibile determinare le singole variazioni dell'attività corticale del cervello frontale. Per il partecipante uno, la variazione verificatasi 2000 millisecondi dopo l'inizio della microgravità è stata localizzata nell'area di Brodmann nove, che appartiene alla corteccia prefrontale dorsolaterale. Questa regione svolge un ruolo importante nell'integrazione delle informazioni sensoriali e mnemoniche durante l'organizzazione e la regolazione della pianificazione motoria.Per il partecipante due, questi cambiamenti potrebbero essere localizzati nell'area di Broadman nove e anche nell'area di Broadman sei, la corteccia premotoria, nota per il suo ruolo nella regolazione sensoriale durante la stabilizzazione del corpo. Questo tracciato successivo mostra la spettroscopia nel vicino infrarosso nella regione frontale del cervello. La curva nera indica il livello di G.Lo sfondo giallo indica la gravità normale. Lo sfondo blu indica l'ipergravità e lo sfondo rosa indica la microgravità, come previsto. Si osserva una diminuzione del sangue ossigenato, mostrata dalla traccia rossa nella fase di microgravità, seguita da un aumento del sangue ossigenato nella stessa fase di microgravità.Resultati simili si osservano in questo grafico proveniente da un altro partecipante. In modo interessante, la quantità di sangue desossigenato, indicata dalla traccia blu, non ha mostrato un comportamento costante durante la prima fase di HyperV né durante la fase di microgravità, ma in entrambi i soggetti ha mostrato una diminuzione nella seconda fase di HyperV. Questo grafico mostra il compito cognitivo per due soggetti in corrispondenza di tre punti di misurazione durante l'allenamento, misurati prima del volo in condizioni di zero G, durante il volo in assenza di gravità e a un G, anch'essi misurati durante il volo.I punteggi variano tra i soggetti, indicando che i deficit neurocognitivi precedentemente riportati durante voli parabolici sono molto probabilmente dovuti a reazioni individuali allo stress. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come applicare la tecnica combinata e, e, g e ginocchia, nonché di come monitorare in parallelo l'attività elettrocorticale e i cambiamenti emodinamici. Nel tentativo di eseguire 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 ed esplorare gli effetti della microgravità su tale funzione; una volta identificati questi meccanismi, ciò potrebbe aiutare pazienti, astronauti e anche persone sane.

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