Name: 脳皮質機能および変更された重力状態の間、神経認知パフォーマンスとの間のコヒーレンス (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-05-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 29 s
Description: 学ぶEEGとNIRSを用いた脳皮質活動と血液動態変化の同時計測法。パラボリックフライト中の微小重力環境下での神経認知機能変化を評価し、宇宙飛行士の健康維持対策開発に貢献する技術です。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

我々は彼らの設備、専門知識と助けを提供するための脳の製品GmbH社に感謝いたします。この研究は経済学とドイツ宇宙機関（DLR）50WB0819から助成金を介して技術の連邦省によって資金を供給された。

1。実験手順<ol><li>地上で飛行前の準備 - 主題準備が空港で別室で行われます。 （飛行前に1〜2時間） <ol><li> EEG / NIRSのキャップの取り付け<ol><li>電極とNIRセンサーは脳波キャップを使用して頭皮に添付されています。このメソッドは、センサーの位置が正しいことを保証します。 </li><li>キャップのサイズは、被験者の頭部の大きさによって決定されます。 </li><li>演算子は、キャップの正しい位置の確認します。 CZの電極は、頂点（[後]頭骨とタマネギの間の点の中間）、PO9 - PO10上にあり、FP1 - FP2電極が水平になる、キャップは対称です。 </li><li>心拍数の電極を胸に置かれている</li></ol></li><li>インピーダンスの最小化<ol><li>脳の製品actiCAP電極は、コントロールボックスに接続されています。 </li><li>すべての電極は、インピーダンス測定が開始されると、赤色の電源LEDが、含まれています。 </li><li>髪の毛は鈍先端が針と電極の先端から離れて移動されます。 </li><li>ゲルは、電極の先端と皮膚の表面との間に注入されます。 </li><li>インピーダンスが減少するなど、LEDの変化の色、。ターゲットインピーダンスの値が達成されている場合、最初の赤い色が黄色になると、黄色は、緑色になります。 </li><li>アクティブ電極は、この値以下の良好な信号対ノイズ比を提供するので、ターゲットインピーダンスは25キロオームである。したがって、キャップの準備は、迅速かつ便利です。 </li><li>演算子は、リファレンスとグラウンド電極、およびすべての他の電極の繰り返しで作業を開始します。 </li></ol></li></ol></li><li>ボード飛行前の準備について<ol><li>プレ測定<ol><li>被験者は実験中に配置されている、シートベルトが緩く固定されている</li><li>ケーブルが接続され、電池がロードされます。 </li><li>演算子は脳波とNIRSモジュールを開始、接続性およびEEG / NIRS信号の品質を制御します。 </li><li>休止状態EEG / NIRSを記録する。被験者は、任意のタスクを持っていない。 </li><li>録音が停止されます。 </li><li>被験者は、地面に認知タスクを実行します。認知タスクが注目/計算タスク（です<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>被験者はより大きい式のその側面を特定する必要があります）、スピードと精度との関係で他の。 </li></ol></li><li>装置の保管<ol><li>オペレータは、カメラと離陸用にiPhoneを格納します。 </li></ol></li></ol></li><li>飛行測定で<ol><li>準備<ol><li>オペレータは、手すりにビデオカメラをマウントし、記録を開始します。 </li><li> iPhoneのは、被験者の上肢に配置されます。 </li><li>オペレータは、EEGとNIRSモジュールを開始しますEEG / NIRS信号の品質を制御し、記録を開始します。 </li></ol></li><li>測定<ol><li>被験者は放物線11月15日と16から20の間に5つの放物線の二つのブロックの間に認知タスクを実行します。タスクは、無重力または標準重力でランダムな順序で実行されます。のみ休止状態EEG / NIRSは、最初の10放物線の間に記録されます。最後の放物線は（図1参照）がない以前の測定の場合に使用されます。 </li><li>演算子は、録音を制御し、主題を指示する。演算子は、認知テストと時間のすべての結果を書き込みます。 </li></ol></li></ol></li><li>地上飛行後の測定で<ol><ol><li>休止状態NIRS /脳波測定が行われる。 </li></ol></ol></li></ol>我々は、（シュナイダーら2008 + 2009年）の前に示すように無重力中に増加した脳の活性化を見つけることを期待。我々は、さらにその無重力で前頭葉の脳と重力で下の酸素組織の増加酸素組織を参照してください期待しています。注目のタスクが原因で無重力の高い中心的な活性化と覚醒に無重力でさらに多分前と後の飛行をしに比べて全体の飛行中に損なわれることになっています。 2。代表的な結果我々は前頭皮質の増加、脳皮質の活動を観察し、頭と後頭葉皮質、2000年に活動を減少することができた過重力の相から無重力への移行のマッピング - 2350ミリ無重力の発症（図2a、b）の後。 sLORETAは、モータの計画、組織と規制の過程で感覚とニーモニック情報の統合と執行機能に関与することが知られている背外側前頭前野、ブロードマンの脳地図のエリア9、（図3a、bにこの増加前頭葉の活性化をローカライズ許可）。さらに、被験者2は、ブロードマンエリア6、体の安定化の過程で感覚指導の役割を果たしている（図3bを参照）運動前野、の増加を示した。 最初の10個の放物線で平均、NIRS分析では、過重力の科目の両方の減少酸素化ヘモグロビン（HHB）濃度と同様に無重力状態で増加した酸素化ヘモグロビン（O2Hb）が明らかになった。被検体1のHHBヘモグロビンのために我々は前に無重力だけでなく、無重力後の無重力と重力の相の間に減少に過重力の相の増加の傾向を発見した。この主題O2Hbでは放物線に続くベースライン10〜15秒に戻っていた。コントラストのテーマ2では前に無重力に過重力の段階でO2Hbの減少とともにわずかに増加、無重力後の過重力時の無重力状態の間に増加と減少を示した。この主題O2Hbために約30秒以下の放物線（図4a、b）のために減少させるために残った認知タスクは、プリフライトのセッションに比べて飛行中に通常の重力の参加者の両方のパフォーマンスが低下するの得点をもたらした。唯一の主題2 weightlessnes（図5）に減少したスコアを示した。 <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig1.jpg" alt="図1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図1"> 図1。パラボリックフライトシーケンス。飛行中の作業と測定のため、放物線の数は、灰色で示されている、アポストロフィと数字は、放物線の間に長い休憩の長さを示します。 <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2a.jpg" alt="図2a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図2a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2b.jpg" alt="図2b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図2b"> 無重力で2500ミリ秒までの無重力の前に500ミリ秒の時間枠（重力で）上の2科目の図2は、マッピングビュー。ビューには、頭の上からのものである。多少の円は、電極位置、青の色が減少し、マイクロボルトでelectrocortical活動の赤い色の増加に黄色を示している。 <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3a.jpg" alt="図3a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図3a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3b.jpg" alt="図3b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図3b"> 図3 3ロレタビュー。（上：上記、左下から：左側から、右下：バックから）無重力の発症後の2350ミリ秒までは2000ミリ秒の時間枠上の2科目の。赤い色は増加し脳の活動を示している。 <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4a.jpg" alt="図4a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図4a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4b.jpg" alt="図4b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図4b"> 図4 NIRSトレース（赤：酸素化ヘモグロビン、青：重力レベル：黒脱酸素化ヘモグロビン、）。：最初の重力の段階（1.8以上、通常の重力で放物線（黄色の領域1G）の前に40秒から一放物線の期間にわたってG：青の領域）、無重力（0G：赤の領域）と第二重力の相（1.8G：放物線の後40秒までの青色の部分）。重力レベルは（トレースの減少は、通常の重力（1G）に等しい0から始まる重力の増加を意味する。ここに示すデータは10放物線の平均である逆に表示されます。 <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig5.jpg" alt="図5" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図5"> 図5。測定の飛行前のトレーニングや無重力の機内（0G）と通常の重力（1G）のパフォーマンス参加者1の認知タスクのスコア（青のトレース）と2（赤のトレース）。

<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>

この記事の生産は、脳の製品、社が後援した。ローランドCsuhajは、この記事で使用する楽器を製造して脳の製品、社の従業員です。

これまでの極端な条件下では欠落している脳イメージング手法認知能力や精神状態に障害の基礎となる神経生理学的プロセスのために評価されていない。本稿では、パラボリックフライトの過程で脳皮質活動と酸素レベルの変化を表示することができたとロレタとNIRSと組み合わせて脳波を用いて脳内でこれらの変更をローカライズすることができます。予想通り、我々は、前頭葉の脳領域（ブロードマンエリア9 +6）に局在していた無重力中electrocortical活性の増加を、発見。結果は、遷移脳皮質活動の後、約2000ミリ秒は、主に前頭葉の脳領域に変更されることを示している。それは、ブロードマンの領域6,9におけるこの増加した活動は、重力変化の条件でボディの安定性だけでなく、運動能力を維持するために、変更した重力状態を検出し、処理する脳のメカニズムを反映していると想定される場合があります。 血行動態の変化については、放医研ではHHB​​は中等度の変化を示したのに対し、前頭葉の脳のO2Hbが劇的に、最初の過重力相と無重量の増加で減少することを明らかにした。したがって、この効果は、単に血液量の変化に起因することができます。可能性が高く、これはO2Hbの増加が1.8 Gから0G（特に図4の）への移行の前に長い発生、特にとして、脳自動調節の種類を反映するように思われる。コントラストO2HbとHHB第二重力の相の減少の両方で。 認知タスクの結果は、通常の重力やプリフライトのセッションに比べて機内無重力の間に明確な障害を示していない。 2つの主題は明確な文の結果に基づいてパラボリックフライトや脳の活動と酸素化レベルでの増加とともに無重力では認知能力に影響を与えるかどうかが可能です。以前の研究は、このコンテキストのストレスにも役割（シュナイダーら、2007）を果たすかもしれないことを信じる理由を与える、コルチゾール濃度にもかかわらず、何の変更は、両方の科目を得ることはできなかった。さらにデータは、これらの知見を検証するために、脳皮質活動の変化、血行動態の変化だけでなく、認知能力の相関関係を可能にするために必要とされる。 変更重力のさまざまな段階を通して地元の脳皮質活動の変化と酸素化レベルのその監視を示したものであり、このホワイトペーパーでは、NIRSとロレタと組み合わせて脳波使用することで可能になります。これらの結果は、宇宙研究のための成功であり、重力や無重力で脳皮質活動の複雑でローカルの変更を表示し、脳内の客観的変化と精神的またはモーターのテストを相関させるようになります。次のステップは、長期的な宇宙ミッションの間にこの方法を適用することです。

脳皮質機能および変更された重力状態の間、神経認知パフォーマンスとの間のコヒーレンス

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

短期、中期および長期の無重力時の認知機能のこれまでの研究で、精神的および/またはモータのプロセスが唯一の自然の中で記述され、そして心理的側面に焦点を当てている。今までは、神経生理学的パラメータの客観的な観察 ​​が行われていない-間違いなく、技術と方法論を意味するので、利用されていない- 、無重力の神経生理学的影響への調査は彼らの幼年時代（。シュナイダーら 2008）にあります。 このような陽電子放射断層撮影（PET）や磁気共鳴画像（MRI）などのイメージング技術は、空間にはほとんど適用されることですが、非侵襲的な近赤外分光法（NIRS）の手法は、リアルタイムで脳の血行動態のプロセスをマッピングする方法を示しそれは両方とも比較的安価であり、過酷な条件下で用いることができること。脳波（EEG）との組み合わせはelectrotomography（ロレタ）を使用してインスタンスのために、より細かい時間分解能でだけでなく、より深い局在と重力の条件を変更することでelectrocorticalプロセスを以下の可能性を開きます。 これまでの研究では、通常の重力条件下でβ周波数活性の上昇とパラボリックフライト中の無重力条件下で低下を示した（シュナイダーら。2008A + B）。傾斜の研究では、パラボリックフライトの変更はむしろ血行動態の変化よりも感情的なプロセスを反映するかもしれないこと、を示唆できるように脳機能の異なる変化を明らかにした。しかし、これらが変更さ重力や脳内の血行動態変化の影響であるかどうかはまだ不明である。ロレタ/ EEGとNIRS組み合わせることで初めてそれが可能と脳の両方の血行動態と電気生理学的プロセスに対する無重力と低重力の影響をマッピングするために行う必要があります。当初は、これは放物線飛行中にフィージビリティスタディの一環として行われることです。その後、それはまた、中期および長期の宇宙飛行中に両方の技術を使用するために計画されています。 それは、血液量の長期的な再配分と仮定することができると脳への酸素の供給に関連した増加はまた、貧血のプロセスを担当している中枢神経系の変化につながる、とのパフォーマンスを低下させるオンにすることができます（デサントら、2005）、これは、ミッション（Genik ら、2005、エリス2000年）の成功と安全にとって極めて重要であることを意味します。 これらの結果に応じて、それは大規模な対策を開発し、使用することが必要となるだろう。 MARS500試験の初期結果は、心血管や運動系、スポーツと身体活動の文脈におけるその重要性に加えて、神経認知パラメータを改善する役割を果たすことができる、ことを示唆している。これは完全に確立する前に、しかし、神経生理学的プロセスおよび関連する神経認知障害に重力状態の変化の影響についての詳細を学ぶために必要であると思われる。

脳の両方の血行動態と電気生理学的なプロセスで無重力と重力の効果は脳波とNIRSの技術によって放物線飛行の際に従うべきとしている。中期と長期の宇宙飛行中に行うことが計画されているより複雑な実験、のフィージビリティスタディ。

短・中・長期の無重量状態における認知、精神、および／または運動プロセスに関する先行研究は、記述的な性質にとどまっており、...

本手順では、脳波（EEG）と近赤外分光法（NIRS）の併用記録技術を用いて、無重量状態における神経認知機能の低下が、血行動態および皮質電位の変化による直接的な影響によるものか、あるいはストレスに関連する二次的な影響によるものかを明らかにします。これは、パラボリックフライト中の微小重力、微小重力、および通常重力の各フェーズにおいて、被験者の皮質電位活動の変化をモニタリングすることで達成されます。同時に、近赤外分光法を用いて前頭前野における血行動態の変化をモニタリングすることが可能です。その後、電磁トモグラフィーを用いて脳皮質活動の変化を局在化させます。最終ステップは、皮質の電気的変化と血流力学的変化を相関させることです。最終的に、重力条件の変化による血流力学的変化が、皮質の電気的機能の変化に関連していることが結果として示されます。MRIやPETなどの既存の手法と比較して本手法の主な利点は、電気写真法を電気断層撮影および近赤外分光法と組み合わせることで、パラボリック飛行やHyperV無重量状態などの極限環境下という、負荷やスペースに制限がある状況でも実施可能であり、脳内の神経電気活動の変化と血行動態の変化を測定し、それらを相関させることができる点にあります。この手法は、重力条件の変化が血行動態および皮質の電気的変化にどのように影響するかなど、神経生理学および宇宙研究分野における重要な課題の解明に寄与します。また、これらの変化が脳の具体的にどの部位で起こり、どのような結果をもたらすのかを明らかにすることが可能になります。宇宙空間という無重量状態で、脳皮質機能や血行動態にどのような変化が起こるかという基礎的な神経生理学的プロセスを特定できれば、生活の質、ミッションの成功、およびミッションの安全性を向上させるための具体的な対策を開発することが可能になります。したがって、本手法は脳の作動メカニズムに関する洞察を提供できるだけでなく、神経疾患患者の神経学的障害や、脳がどのように機能するかという根本的な概念など、他の系にも応用可能です。私たちは、宇宙に滞在する宇宙飛行士に神経認知機能の低下が見られるという報告を聞いたことで、最初にこの研究を着想しました。データの処理および解析方法は多岐にわたるため、解析ステップを習得することが困難であり、本手法の視覚的な実演は極めて重要です。飛行の1〜2時間前に、参加者は空港の部屋に案内され、実験の準備が行われます。まず、頭囲を測定し、頭皮を洗浄することで、内蔵オプトードおよびレシーバーを備えたEEGキャップを参加者の頭部に装着できるようにします。次のステップは、FP1およびFP2電極の位置をマークすることです。まず、nasionからinionまでの距離を測定し、nasionとinionの間の10分の1の距離を測定します。nasionを起点として、頭囲の20分の1の距離だけ正中線から左右に2つのマークを付けます。キャップには頭皮に装着する電極が含まれており、センサーの正しい位置を確保します。被験者の頭のサイズに適したEEGキャップを選択します。次に、キャップを被せます。被験者の頭部およびその位置を確認します。CZ電極が頭頂点にあり、FP1、FP2およびO1、O2電極が水平にマーク上の位置にあることを確認します。その後、キャップが対称で適切な位置に固定されるよう、チンストラップを締結します。次に、心拍数電極を配置します。これにはEEG電極を1つ使用でき、センサーを被験者の胸部に配置します。次に、電極のインピーダンスを最小限に抑え、信号伝導を確認します。各電極にはLEDが搭載されており、インピーダンス測定を開始すると点灯します。鈍端針を用いて電極の先端から毛を遠ざけ、まず参照電極と接地電極から順に、電極先端と皮膚表面の間にゲルを注入します。ゲルの注入に伴い、インピーダンスが低下するにつれてLEDの色が変化し、初期の赤色から黄色、そして緑色へと変わります。目標インピーダンス値である25 kilo ohmsに達すると、電極は、この目標値以下で良好な信号対雑音比（S/N比）を提供できるようになります。この手順をすべてのキャップ電極に対して繰り返します。両参加者の電極キャップの準備が完了した後、参加者に対し、パラボリックフライトの詳細および今後の実験スケジュールについて説明します。パラボラ0から30までの概略図と、実施するタスクについて参加者に提示します。また、テストの開始および終了のタイミングと方法に関する口頭指示についても確認を行います。最後に、参加者を飛行機へ案内し、機内での飛行準備を行います。搭乗後、参加者は実験セットアップに従って隣同士に座り、シートベルトを緩めに締めます。EEGケーブルを電極コントロールボックスに接続し、電極コントロールボックスをアンプに接続します。次に、神経OIDとレシーバーをEEGキャップ内のOIDホルダーに固定します。この時点で、EEG NERSモジュールを起動します。これにより、接続性と信号の品質が制御されます。次に、nervesおよびEEGソフトウェアを起動し、記録用のワークスペースを作成します。データをオープンし、ファイル名、サンプリング周波数、およびモンタージュを入力します。信号が不十分な場合は、EEGのインピーダンス値または神経のDAQ値を再調整し、必要に応じてさらにゲルを注入します。この時点で、EEGおよび神経信号の記録を開始し、安静時の事前測定値を収集します。この時点で参加者に課せられるタスクはありませんが、リラックスして静止し、目を閉じたままでいる必要があります。3分後に記録を停止します。休息期間の後、参加者は認知タスクである「チョークボード・チャレンジ」のベースラインテストを行います。最後に、すべての装置の電源を切り、EEG電極コントロールボックスならびに看護師用のオプトスとレシーバーを取り外します。カメラやiPhoneを含むすべての機器を収納し、離陸準備および機内実験の準備を開始します。航空機が巡航高度に達したら、まずビデオカメラを手すりに固定し、次にビデオ録画を開始します。次に、参加者を座席に案内し、シートベルトを緩めに締めます。参加者は、少なくともパラボラ0から25まで座ったままでいなければなりません。iPhoneはベルクロを使用して、参加者の太もも上部に固定します。次に、EEG電極コントロールボックスを接続し、神経オプトおよびレシーバーをキャップ内のオプトホルダーに固定します。EEGおよび神経モジュールを起動し、EEGインピーダンスとNS DAQ値を確認して、EEG神経信号の品質を検証します。その後、3分間の安静時記録を行います。パラボラ0と指定された最初のパラボラは、参加者が手順および重力条件の変化に適応するために使用されます。次に、パラボラ1から10の間は、参加者が目を閉じて座席に静かに座っている状態で、安静時EEGのみを記録します。その後、参加者は5回ずつのパラボラで構成される2つのブロックで実施される認知タスクの準備をします。記録は、参加者に指示を与え、認知テストの結果と時間を保存するオペレーターによって制御されます。この認知処理タスクでは、方程式のどちら側が大きいかを参加者が判断し、その速度と正確性を測定します。反応はプログラムによって記録され、正確性、速度、および参加者がパラボラ11から15の間で到達した最高レベルに基づいて、最終的なハイスコアが算出されます。参加者1は無重量状態で、参加者2は1 Gの状態でこのタスクを行います。その後、放物線飛行の16回目から20回目にかけて、参加者1は1 Gの状態で、参加者2は時折無重量状態でこのタスクを行います。安静時の測定は、放物線飛行シーケンス中、および最初の放物線飛行の前と最後の放物線飛行の後に行われます。最後の10回の放物線飛行は、以前の測定や実験を繰り返す必要がある場合に使用できます。地上に戻った後、参加者とオペレーターは一時的に機外に出ることができ、その後、再び実験セットアップに戻って事後測定の準備を行います。この時点で、安静時EEGの看護師による測定が再度行われます。すべての記録が完了し、参加者からキャップが取り外された時点で、低解像度脳電磁トモグラフィ（Loretta）を用いた実験は終了となります。前頭脳皮質の活動における個別の変化を特定することが可能です。被験者1においては、微小重力開始から2000ミリ秒後に発生した変化は、背外側前頭前皮質に属するブロードマン9野に局在していました。この領域は、運動計画の構成および調節の過程における、感覚情報と記憶情報の統合において重要な役割を果たしています。被験者2の場合、これらの変化はブロードマン9野および、身体安定化の過程における感覚調節の役割で知られる前運動皮質であるブロードマン6野に局在している可能性があります。次のトレースは、脳の前頭領域における近赤外分光法の結果を示しています。黒い曲線はGレベルを示しています。黄色の背景は正常重力を、青色の背景は予想通り高重力を、そして桃色の背景は微小重力を示しています。微小重力相において、赤色のトレースで示されるように酸素化血の減少が見られ、その後、微小重力相で酸素化血の増加が続いています。別の被験者のこの図においても、同様の結果が見られます。興味深いことに、青色のトレースで示される脱酸素化血液の量は、最初のHyperV相または無重量相では一貫した挙動を示しませんでしたが、両被験者において2回目のHyperV相で減少を示しました。この図は、2名の被験者を対象とした認知タスクの結果を示しており、トレーニング中の3つの測定ポイント（飛行前の0 G、飛行中の0 G、および飛行中の1 G）で測定されました。被験者間でスコアに差が見られたことは、パラボリックフライト中に報告されていた神経認知機能の低下が、個々のストレス反応によるものである可能性が高いことを示しています。このビデオを視聴することで、EEGとKNEEを組み合わせた手法の適用方法、および皮質電位活動と血行動態の変化を並行してモニタリングする方法について十分に理解できるはずです。この手順を行う際は、信号の品質を確認し、被験者の行動をモニタリングすることが重要です。これらの手法は、大脳皮質機能に関心を持つ研究者が、微小重力が大脳皮質機能に及ぼす影響を探索する道を開く可能性があり、これらのメカニズムが解明されれば、患者や宇宙飛行士だけでなく、一般の人々にとっても有益となる可能性があります。

coherence-between-brain-cortical-function-neurocognitive-performance

Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

二足歩行の復旧·復興のための効果的なブレインマシンインターフェイス（BMI）システムの開発では、ユーザーの意図を正確にデコードが必要になります。ここでは、同時、非侵襲的な神経活動の買収、筋活動、様々な運動タスクと状態の間に全身運動のための新たな実験プロトコルとデータ収集技術を提示する。...

同時頭皮脳波（EEG）、筋電図（EMG）、およびマルチモーダル神経復号化するための全身分節慣性録音

このビデオでは、ターゲット·タスク/プロセスによって係認知制御ネットワークの機能的接続性の加齢変化を調べる方法を提示します。技術は、fMRIのデータの多変量解析に基づいている。...

寸法変化カードソート·パフォーマンスと認知制御ネットワーク関連の機能的結合の加齢の違いを調査するための方法

宇宙飛行血液診断は、技術革新を必要としています。いくつかのデモは、機内縮小重力の健康診断技術を説明する公開されている。ここでは、コンポーネントと他のセットアップに適応準備戦略とプロトタイプのポイント·オブ·ケアフローサイトメトリー設計のための放物線飛行試験リグの建設と運​​営のための方法を提示する。...

プロトタイプ小型化フローサイトメーターおよびコンパニオンマイクロ流体混合技術の縮小重力環境ハードウェアデモンストレーション

脳震盪とそれに対応する回復のための個々のリスクに大きなばらつきがあります。脳震盪の評価に多面的アプローチが正当化される。スポーツとタイムリーな評価損傷後の参加の前にアスリートのベースラインテストを含む。このプロトコルの目的は、脳震盪を検討するための適切な多面的なアプローチを提供することにある。...

学生·アスリートで脳震盪の検討に神経科学のアプローチ

小脳に対する経頭蓋直流刺激(tDCS)は、前頭前野に遠隔効果を及ぼし、認知とパフォーマンスを調節することができます。これは、複雑さの異なる2つの情報処理タスクを使用して実証されました。これにより、タスクが困難であるが容易でない場合、カソードtDCSのみがパフォーマンスを向上させました。...

小脳の経頭蓋直流電流刺激を使用して変調する認知

重力の知覚は、一般に、頭の直立位置における主観的な視覚的垂直によって決定される。ロール面の±15°および±30°のヘッドの傾きで付加的な評価は障害された加量的な知覚の検出のための増加した情報内容を保障する。...

主観的視覚的垂直パラダイムを用いたロールプレーンにおける静的なグラビゼーション知覚の評価

本稿では、7テスラ磁気共鳴断層撮影(7T-MRT)スキャナーで、磁気前庭刺激下での反射眼球運動、自己運動知覚、認知課題、および前庭器官の解剖学的方向を評価するための実験設定、材料、および手順について説明します。...

磁気前庭刺激が眼振,自己運動知覚,認知能力に及ぼす影響の測定(7T MRT)

ここでは、空間ナビゲーションとエピソード記憶能力の両方を評価する、新しく、簡潔で、アクティブな空間ナビゲーションタスクを紹介します。重要なことに、空間ナビゲーションとエピソード記憶は互いに関連しており、このタスクは運動に対する感受性を示しました。...

仮想空間における人間の空間ナビゲーションと運動感受性の評価

この方法論では、視運動および全身回転中の視線安定化に対する視覚的および前庭の寄与を調査しました。刺激は、視覚、前庭、および視前庭の試験を通じて実施されました。ねじれ眼球運動の増加と眼振の頻度は、各試験の反射的脳幹反応に対する感覚特異的運動情報の皮質下リレーの指標として機能しました。...

アイトラッキングを使用して、ロール面での皮質下運動処理に対する視覚および前庭入力の相対的な重要性を評価する

我々は、磁気共鳴画像法（MRI）によって捕捉解剖学的情報と組み合わせ磁気と脳波（MEG /...

同時MEG / EEGおよび解剖学的に制約のある最小ノルム推定値を使用してマッピング皮質ダイナミクス：聴覚注意の例

学ぶEEGとNIRSを用いた脳皮質活動と血液動態変化の同時計測法。パラボリックフライト中の微小重力環境下での神経認知機能変化を評価し、宇宙飛行士の健康維持対策開発に貢献する技術です。

脳皮質機能および変更された重力状態の間、神経認知パフォーマンスとの間のコヒーレンス

さらに動画を探す