Name: 브레인 두피 기능 및 변경 중력 조건 중 Neurocognitive 성능 사이의 일관성 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-05-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 29 s
Description: 학습하세요 EEG와 NIRS를 결합한 기술로 변화된 중력 조건에서 뇌 혈역학 및 전기생리학적 변화를 실시간 모니터링하는 방법을. 이 연구는 우주 비행사의 신경인지 건강을 위한 대책 개발에 기여합니다.

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우리는 그들의 장비, 전문 지식과 도움을 제공하는 브레인 제품 GmbH를 감사하고 싶습니다. 본 연구는 경제와 독일 우주국 (DLR) 50WB0819에서 교부금을 통해 기술의 연방 교육부 재정 지원되었다.

1. 실험 절차 <ol><li> 지상 사전 비행 준비에 - 주제 준비는 공항에서 별도의 방에 이루어집니다. (1-2시간 비행 전) <ol><li> EEG / NIRS 뚜껑을 장착 <ol><li> 전극과 NIR 센서가 뇌파 뚜껑을 사용하여 두피에 붙어있다. 이 방법은 센서의 정확한 위치를 보장합니다. </li><li> 뚜껑의 크기는 피사체의 머리의 크기에 의해 결정됩니다 </li><li> 연산자는 모자의 정확한 위치 확인합니다. CZ 전극의 정점 (nasion와 양파 사이의 중간 지점), PO9 - PO10에 있으며 Fp1 - Fp2 전극이 수평이고, 뚜껑이 대칭이다. </li><li> 심장 박동 전극은 가슴에 배치됩니다 </li></ol></li><li> 임피던스의 최소화 <ol><li> 브레인 제품 actiCAP 전극은 컨트롤 박스에 연결됩니다. </li><li> 모든 전극은 임피던스 측정이 시작되면 빨간색 LED가 차례를 포함하고 있습니다. </li><li> 머리가 야기한 스쳐 바늘로 떨어진 전극의 끝부분에서 이동합니다. </li><li> 젤은 전극의 팁 및 피부의 표면 사이에 주입합니다. </li><li> 임피던스 감소로 LED가 변화의 색깔. 대상 임피던스 값을 얻을 경우 초기 붉은 색이 노란색되고, 노란색, 녹색이됩니다. </li><li> 활성 전극이 값을 아래에 좋은 신호 대 잡음의 배급을 제공 이후 대상 임피던스 25 kOhm입니다. 따라서 캡 준비 신속하고 편리합니다. </li><li> 연산자는 참조 및 접지 전극, 그리고 다른 모든 전극에 대해 반복 작업을 시작합니다. </li></ol></li></ol></li><li> 보드 미리 비행 준비에 <ol><li> 사전 측정 <ol><li> 과목은 실험 설정에 배치, 좌석 벨트는 느슨하게 고정 아르 </li><li> 케이블이 연결되어 있으며, 배터리가로드됩니다. </li><li> 연산자는 뇌파 및 NIRS 모듈을 시작, 연결 및 EEG / NIRS 신호의 품질을 제어합니다. </li><li> 휴식 상태 EEG / NIRS 녹음하기. 과목은 어떤 작업이 없습니다. </li><li> 녹음이 중지됩니다. </li><li> 과목은 지상에 인지적 작업을 수행합니다. 인지적 작업은주의 / 계산 작업 (수 있습니다 <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> 과목보다 큰 방정식의 측면을 파악해야) 속도와 정확성과 관련하여 다른. </li></ol></li><li> 장비를 저장 <ol><li> 연산자는 카메라와 이륙 아이폰을 저장합니다. </li></ol></li></ol></li><li> 비행 측정 <ol><li> 준비 <ol><li> 오퍼레이터는 비디오 카메라가 난간에 마운트하고 녹음을 시작합니다. </li><li> 아이폰은 과목의 위쪽 다리에 표시됩니다. </li><li> 연산자는 뇌파 및 NIRS 모듈을 시작 EEG / NIRS 신호의 품질을 제어하고, 녹음을 시작합니다. </li></ol></li><li> 측량 <ol><li> 과목 포물선 11-15과 16-20 사이에 다섯 parabolas 두 블록 중 인지적 작업을 수행합니다. 작업은 무중력 상태 또는 정상적인 중력에 무작위 순서로 수행됩니다. 오직 휴식 상태 EEG / NIRS는 처음 10 parabolas 동안 기록됩니다. 마지막 parabolas는 (그림 1 참조)가 누락 이전 측정의 경우에 사용됩니다. </li><li> 연산자는 기록을 제어하고, 각 주제에 지시합니다. 연산자인지 검사와 시간이 모든 결과를 기록합니다. </li></ol></li></ol></li><li> 지상 후 비행 측정에 <ol><ol><li> 휴식 상태 NIRS / 뇌파 측정 수행됩니다. </li></ol></ol></li></ol> 우리는 (+ 2,009 슈나이더 동부 표준시. 알 2008) 이전에와 같이 무중력 동안 증가 대뇌 활성화를 찾을 것으로 기대합니다. 그래서 무중력 상태에있는 전두엽 뇌 증가 산소 조직 및 hypergravity에서 낮은 산소 조직을보고 우리는 더 기대하고 있습니다. 주의 작업은 전후 비행과 어쩌면 무중력 더욱 인해 무중력 상태에서 높은 중앙 활성화 및 각성에 비해 전체 비행 중 장애인 있어야합니다. 2. 대표 결과 hypergravity 단계에서 무중력 상태로의 전환을 매핑 우리는 전두엽 피질에서 증가된 뇌 피질 활동을 관찰할 수 있었다 그리고 측두엽과 후두 피질 2000 년 활동 감소 - 무중력의 시작 (그림 2A, B) 이후 2350 MS합니다. sLORETA 모터 계획, 조직 및 규제 과정에서 감각과 기억하는 정보의 통합과 집행 기능에 참여하는 것으로 알려져 있습니다 dorsolateral 전두엽 피질의 Brodmann 영역 9 (그림 3A, B이 증가 전두엽 활성화를 현지화 허용). 또한, 주제 2 (그림 3B 참조) 신체 안정화 과정에서 감각지도의 역할을 Brodmann 영역 6 premotor 피질에서 증가했다. 처음 10 parabolas 이상의 평균, NIRS 분석 hypergravity 두 과목의 산소 헤모글로빈 (HHb) 집중뿐만 아니라 무중력 증가​​ 산소 헤모글로빈 (O2Hb)을 감소 밝혔다. 주제 1 HHb 헤모글로빈을 위해 우리는 사전 무중력 상태뿐만 아니라 무중력 후 무중력과 hypergravity 단계 동안 감소에 hypergravity 단계에서 증가 추세를 발견했습니다. 이 주제 O2Hb에서 포물선 다음 다시 기본으로 10-15 초되었다. 반면 제목 2 이전 무중력 상태에 hypergravity 단계에서 O2Hb의 감소와 함께 약간 증가, 무중력 후 hypergravity 동안 무중력 동안 증가와 감소했다. 이 주제 O2Hb에 대한 약 30 초 다음과 같은 포물선 (그림 4A, B)의 감소로 남아 인지적 작업은 비행 세션에 비해 비행 중 정상 비중 모두에서 참가자 감소 성능 점수 결과. 제목만 2 weightlessnes의 감소 점수 (그림 5)을 보여주었다. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig1.jpg" alt="그림 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 1"> 그림 1. 포물선 비행 시퀀스. 비행 중 작업과 측정의 주문, parabolas의 번호가 회색으로 표시됩니다, 아포 스트로피와 숫자가 parabolas 사이에 더 이상 휴식 시간의 길이를 나타냅니다. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2a.jpg" alt="그림 2a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 2A"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2b.jpg" alt="그림 2b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 2B"> 무중력 상태에서 2500 MS 때까지 무중력 전에 500 MS (hypergravity 년)의 기간 동안 두 과목의 그림 2 매핑 볼 수 있습니다. 보기 머리 위에서이며 작은 동그라미 전극 위치, 파란색의 감소와 마이크로 볼트에 electrocortical 활동의 붉은 색 증가에 노란색을 나타냅니다. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3a.jpg" alt="그림 3a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 3A"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3b.jpg" alt="그림 3b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 3B"> 그림 3 세 LORETA 전망. (상단 : 위, 아래 왼쪽에서 : 왼쪽에서 오른쪽 하단 : 뒤쪽에서) 무중력 상태의 발병 이후 2350까지 MS 2000 MS의 기간 동안 두 과목 중. 레드 색상은 증가된 뇌 활동을 나타냅니다. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4a.jpg" alt="그림 4a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 4A"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4b.jpg" alt="그림 4b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 4B"> 그림 4 NIRS의 흔적 (적색 : 중력 수준의 산소 헤모글로빈, 파랑 : deoxygenated 헤모글로빈, 블랙). 정상적인 중력의 포물선하기 전에 40 초 한 포물선의 기간 동안 (1G : 노랑 지역) 첫 hypergravity 단계 이상은, (1.8 G : 파란색 영역), 무중력 상태 (0G : 빨간색 영역)와 두 번째 hypergravity 단계 (1.8G : 포물선 후 40 초까지 파란색 영역). 중력 수준 (추적의 감소가 정상적인 중력 (1G) 동등 0부터 시작하는 중력의 증가를 의미합니다. 표시된 데이터 10 parabolas 이상 평균 반대 표시됩니다. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig5.jpg" alt="그림 5" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 5"> 그림 5. 측정 비행 전에 훈련과 무중력 상태에서 기내 (0G)와 정상적인 중력 (1G)에 대한 성능 참가자 1 인지적 작업의 점수 (블루 추적)과 2 (빨간색 추적).

<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>
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</ol>

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인해 극단적인 조건 두뇌 이미징 방법을 누락하는 지금까지인지 성능과 정신 상태에서 장애에 대한 기본 neurophysiological 프로세스는 평가되지 않았습니다. 본 논문에서 우리는 뇌의 피질 활동의 변화와 포물선 비행의 과정에서 산소 수준을 표시하고 사용하는 뇌 내에서 이러한 변경 사항을 집중시킬 수 있었다는 EEG LORETA와 NIRS와 결합된. 예상했던대로, 우리는 전두엽 뇌 영역 (Brodmann 영역 9 +6)에서 현지화된되었습니다 무중력 동안 electrocortical 활동 증가를 발견했습니다. 결과 전환 두뇌 피질 활동 후 약 2000 MS가 정면 두뇌 지역에서 주로 변경되고있는 것으로 나타났습니다. 그것은 Brodmann 영역 6 9이 증가 활동이 두뇌가 신체의 안정성뿐만 아니라 변경 중력 조건에서 모터의 능력을 유지하기 위해 감지하고 변경 중력 조건을 처리 메커니즘을 반영하는 것으로 간주 수 있습니다. hemodynamic 변경에 관해서는, NIRS는 HHb은 적당한 변화를 갖게 반면 전두엽 뇌 O2Hb 크게, 첫 번째 hypergravity 단계와 무중력 증가​​에서 감소하는 것으로 나타났습니다. 따라서이 효과는 전적으로 혈액 볼륨의 변화에​​ 의한 수 없습니다. 더 많은 가능성이 O2Hb의 증가는 1.8 G에서 0G (특히 그림 4)로 전환하기 전에 긴 발생 특히, 뇌성 autoregulation의 종류를 반영하는 것 같습니다. 반면 O2Hb 및 HHB 두 번째 hypergravity 단계에서 모두 감소. 인지적 작업의 결과는 정상적인 중력 또는 비행 세션에 비해 기내 무중력 동안 아무런 명확한 손상을 나타냅니다 없습니다. 두 과목 알 수없는 진술의 결과에 따라 포물선 비행이나 두뇌 활동과 산소 수준에서의 증가와 함께 무중력 상태가인지 성능에 영향을 가지고 있는지 수 있습니다. 이전 연구가이 컨텍스트 스트레스에도 역할 (슈나이더 외. 2007) 재생 수 있다고 생각하는 이유를주고, cortisol의 농도에도 불구하고 아무런 변경 사항은 두 과목 얻을 수 없습니다. 또한 데이터가 이러한 결과를 확인하고 두뇌 피질 활동의 변화, hemodynamic 변화뿐만 아니라인지 성능 상관 관계를 허용하도록 필요합니다. 변경 중력의 여러 단계에 걸쳐 뇌 피질 활동과 산소 수준의 로컬 변경 사항의 모니터링을 표시하기위한 본 논문은 NIRS와 LORETA EEG와 함께 사용하여 가능합니다. 이러한 결과는 우주 연구에 성공하고 hypergravity 또는 무중력 상태에서 뇌 피질 활동의 복잡하고 로컬 변경 사항을 표시하고 두뇌의 목적 변경과 정신 또는 모터 테스트를 연관 활성화됩니다. 다음 단계는 장기 우주 동안이 방법을 적용하는 것입니다.

브레인 두피 기능 및 변경 중력 조건 중 neurocognitive 성능 사이의 일관성

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

짧은 -, 중간 및 장기 무중력 동안인지 이전 연구, 정신 및 / 또는 운동 과정은 자연 속에서 설명되고, 그리고 심리적 측면에 초점을 맞추고있다. 지금까지, neurophysiological 매개 변수의 객관적인 관찰이 수행되지 않았습니다 - 기술 및 방법론 수단을 사용할되지 않은 의심의 여지가 있기 때문에 - 무중력의 neurophysiological 효과에 조사들이 초기에 (슈나이더 외 2008).. 이러한 양전자 방출 tomography (PET)과 자기 공명 영상 (MRI)와 같은 이미징 기술이 공간에서 거의 적용 될 동안, 비침습 가까운 적외선 분광법 (NIRS) 기술은 실시간으로 두뇌의 hemodynamic 프로세스를 매핑하는 방법을 나타냅니다 그 모두 상대적으로 저렴하고 심지어 극단적인 조건에서 근무하실 수 있습니다. electroencephalography (EEG)와 조합 electrotomography (LORETA)를 예를 들어, 미세한 시간적 해상도뿐만 아니라 깊은 현지화과 중력 조건 변경에서 electrocortical 프로세스를 다음의 가능성을 엽니다. 이전 연구는 정상적인 중력 조건 하에서 베타 주파수 활동의 증가와 포물선 비행 중 무중력 상태에 따라 감소했다 (슈나이더 외 있습니다. 2008a + B). 틸트 연구 포물선 비행 변화가 오히려 hemodynamic 변화보다는 정서적인 프로세스를 반영하는 수도, 제안 뇌 기능에 다양한 변화를 공개했다. 그러나, 이러한가 변경 중력이나 두뇌 속에 hemodynamic 변화의 영향인지 아직 확실하지 않다. LORETA / EEG와 NIRS 결합은 처음으로 그것이 가능한 뇌를 두 hemodynamic 및 electrophysiological 프로세스에 무중력과 중력의 감소 효과를지도해야합니다. 처음에는, 이것은 포물선 비행 중 타당성 조사의 일환으로 수행되는 것입니다. 나중에, 그것도 중간 장기 우주 비행 중 두 기술을 사용하는 계획입니다. 이것은 혈액 볼륨과 두뇌에 산소의 공급에 관련된 증가의 장기 재배포도 빈혈이 프로세스에 대한 책임은 중추 신경계의 변화로 이어질 것이라는 가정 수 및 감소 성능을 바꿀 수있는 (데 산토 외. 2005), 이는 그들이 사명 (Genik 외. 2005 년 엘리스 2000)의 성공과 안전을 위해 중요한 수는 것을 의미합니다. 이러한 결과에 따라, 그것은 광범위한 대응책을 개발하고 고용하기 위해 필요합니다. MARS500 연구에 대한 초기 결과는 심혈관 및 운전하는 시스템, 스포츠와 신체 활동의 맥락에서 자신의 중요성 이외에 neurocognitive 매개 변수를 개선하는 역할을 할 수 것이 좋습니다. 이것이 완전히 설치되기 전에, 그러나, 그것은 neurophysiological 프로세스와 관련된 neurocognitive 장애에 대한 중력의 조건을 변화의 영향에 대한 자세한 내용은 필요한 것 같습니다.

두뇌에 모두 hemodynamic 및 electrophysiological 프로세스에 무중력 상태와 hypergravity의 효과는 뇌파와 NIRS 기술에 의해 포물선 비행 중 뒤에 될 것입니다. 타당성 중간 장기 우주 비행 중 수행 계획입니다 좀 더 복잡한 실험의 연구.

브레인 두피 기능 및 변경 중력 조건 중 Neurocognitive 성능 사이의 일관성

단기, 중기 및 장기 무중력 상태에서의 인지적, 정신적 및/또는 운동 과정에 관한 이전 연구들은 단지 기술적인 성격에 그쳤으며, ...

본 절차는 무중력 상태에서 저하된 신경인지 성능이 혈역학적 및 전기 피질 변화의 일차적 영향에 의한 것인지, 아니면 이차적인 스트레스 관련 영향에 의한 것인지 확인하기 위해 EEG와 근적외선 분광법 기록 기술을 결합하여 적용합니다. 이는 포물선 비행 중 미세중력, 미세중력 및 일반 중력 단계를 포함하여 참가자의 전기 피질 활동 변화를 모니터링함으로써 수행됩니다. 전두엽 내의 혈역학적 변화는 근적외선 분광법 또는 신경을 사용하여 병행하여 모니터링할 수 있습니다.그 다음으로 전자기 토모그래피를 사용하여 뇌 피질 활동의 변화를 국소화할 수 있습니다. 마지막 단계는 전기 피질 변화와 혈역학적 변화의 상관관계를 분석하는 것입니다. 결과적으로, 중력 조건 변화로 인한 혈역학적 변화가 전기 피질 기능의 변화와 연관되어 있음이 나타납니다.MRI나 PET와 같은 기존 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은, 전기생리측정법을 전기토모그래피 및 근적외선 분광법과 결합하여 HyperV 무중력 상태의 제한된 하중과 공간을 갖는 포물선 비행이나 우주 비행과 같은 극한 환경에서도 수행 가능하다는 점이며, 이를 통해 뇌 내의 신경 전기 활동 변화와 혈역학적 변화를 측정하고 상관관계를 분석할 수 있다는 것입니다. 이 방법은 중력 조건의 변화가 혈역학적 및 전기적 피질 변화를 유도하는 것과 같이 신경생리학 및 우주 연구 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움을 줍니다. 또한, 뇌의 정확히 어느 부위에서 이러한 변화가 일어나는지, 그리고 이러한 변화의 결과가 무엇인지 밝히는 데 유용합니다.우주 공간의 무중력 상태에서 뇌 피질 기능과 혈역학적 변화에 어떤 일이 일어나는지, 그리고 그 기저에 있는 신경생리학적 과정을 규명함으로써 삶의 질을 높이고 임무의 성공과 안전을 보장하기 위한 구체적인 대응책을 개발할 수 있습니다. 따라서 이 방법은 뇌의 작동 메커니즘에 대한 통찰을 제공할 수 있으며, 신경계 질환 환자의 신경학적 손상이나 뇌 작동 방식에 대한 근본적인 원리를 규명하는 등 다른 시스템에도 적용될 수 있습니다. 저희는 우주에서 생활하는 우주비행사들의 신경인지 기능 저하에 대한 이야기를 들었을 때 처음으로 이 연구에 대한 아이디어를 얻었습니다.데이터를 처리하고 분석하는 방법이 매우 다양하여 분석 단계를 학습하기 어렵기 때문에, 이 방법의 시각적 시연이 매우 중요합니다. 비행 1~2시간 전, 참가자들은 실험 준비를 위해 공항 내의 지정된 방으로 이동합니다. 먼저 참가자의 머리 둘레를 측정하고 두피를 세척하여, 광원 및 수신기가 통합된 EEG 캡을 참가자의 머리에 씌울 수 있도록 준비합니다.다음 단계는 FP1 및 FP2 전극의 위치를 표시하는 것입니다. 먼저 nasion과 inion 사이의 거리를 측정하고, nasion과 inion 사이 거리의 1/10 지점을 측정합니다. nasion에서 시작하여, 머리 둘레의 1/20 거리만큼 정중선 기준으로 좌우에 두 개의 표시를 합니다.캡에는 두피에 부착될 전극들이 포함되어 있으며 센서의 정확한 위치를 보장합니다. 참가자의 머리 크기에 적합한 EEG 캡을 선택합니다. 그다음, 캡을 머리에 씌웁니다.피실험자의 머리와 그 위치를 확인합니다. CZ 전극은 정수리에 위치해야 하며, FP1과 FP2, 그리고 O1과 O2 전극은 표시된 지점에 수평으로 위치해야 합니다. 캡이 대칭적이고 적절한 위치에 유지되도록 턱 끈을 조입니다. 다음으로 심박수 전극을 배치하는데, 이때 EEG 전극 하나를 사용할 수 있으며 센서를 피실험자의 가슴 위에 배치합니다.이제 전극의 임피던스를 최소화하고 신호 전도를 확인합니다. 각 전극에는 LED가 포함되어 있으며, 임피던스 측정이 시작되면 LED가 점등됩니다. 뭉툭한 바늘을 사용하여 전극 팁에서 머리카락을 치우고, 기준 전극과 접지 전극부터 시작하여 전극 팁과 피부 표면 사이에 젤을 주입합니다.겔을 주입함에 따라 임피던스가 감소하며 LED의 색상이 변하게 되는데, 초기 빨간색에서 노란색으로, 이후 초록색으로 바뀝니다. 목표 임피던스 값인 25 kilo ohms에 도달하면, 전극의 작동 시 이 목표 값 또는 그 이하에서 양호한 신호 대 잡음비가 확보됩니다. 이 과정을 모든 캡 전극에 대해 반복합니다.두 참가자 모두 전극 캡 준비가 완료되면, 참가자들에게 포물선 비행의 세부 사항과 준수해야 할 실험 시간 일정에 대해 안내합니다. 포물선 0번부터 30번까지의 도식적 개요와 수행해야 할 과제를 참가자들에게 제시합니다. 또한, 테스트를 언제 어떻게 시작하고 중단해야 하는지에 대한 구두 안내 사항을 검토합니다.마지막으로, 참가자들을 기내 비행 준비를 위해 항공기로 안내합니다. 탑승 후 참가자들은 실험 설정에 따라 서로 옆자리에 앉으며, 안전벨트를 느슨하게 조입니다. EEG 케이블을 전극 제어 상자에 연결하고, 전극 제어 상자를 증폭기에 연결합니다.다음으로, 신경 OID와 수신기를 EEG 캡의 OID 홀더에 고정합니다. 이 시점에서 EEG NERS 모듈을 시작합니다. 이 모듈은 연결 상태와 신호 품질을 제어합니다.그런 다음 nerves 및 EEG 소프트웨어를 실행하고 기록을 위한 워크스페이스를 설정합니다. 데이터를 엽니다. 이어서 파일 이름, 기록 주파수 및 몽타주를 입력합니다.신호가 최적이지 않은 경우, EEG의 임피던스 값이나 신경의 DAQ 값을 재조정하거나 필요에 따라 젤을 더 주입합니다. 이 시점에서 EEG 및 신경 신호 기록을 시작하고 휴지기 사전 측정값을 수집합니다.참가자들은 이 시점에서 수행할 과제는 없으나, 편안하게 정지 상태를 유지하며 눈을 감고 있어야 합니다. 3분 후에 기록을 중단합니다. 휴식기 이후, 참가자들은 인지 과제인 chalkboard challenge의 기선 테스트를 수행합니다.마지막으로 모든 장치의 전원을 끄고 EEG 전극 제어 박스와 간호사의 optos 및 수신기를 분리합니다. 카메라와 iPhone을 포함한 모든 장비는 기내 실험을 위한 이륙 준비 구역에 보관합니다. 항공기가 순항 고도에 도달하면, 먼저 비디오 카메라를 핸드레일에 장착한 후 비디오 녹화를 시작합니다.다음으로, 참가자들을 좌석에 앉히고 안전벨트를 느슨하게 조입니다. 참가자들은 최소한 포물선 0번부터 25번까지는 좌석에 앉아 있어야 합니다. iPhone은 벨크로를 사용하여 참가자의 허벅지 윗부분에 부착합니다.이제 EEG 전극 제어 박스를 연결하고, 신경 광섬유(nerves optos)와 수신기를 캡의 광 홀더에 고정합니다. EEG 및 신경 모듈을 실행하고, EEG 임피던스와 NS DAQ 값을 확인하여 EEG 신경 신호의 품질을 검증합니다. 3분 동안 휴지기 기록을 수행합니다.포물선 0으로 지정된 첫 번째 포물선은 참가자들이 절차와 중력 조건의 변화에 적응할 수 있도록 하는 데 사용됩니다. 이후 포물선 1부터 10까지는 참가자들이 눈을 감고 좌석에 조용히 앉아 있는 동안 휴식 상태의 EEG 노이즈만 기록합니다. 다음으로, 5개의 포물선으로 구성된 두 개의 블록 동안 수행될 인지 과제를 위해 참가자들의 준비 과정을 거칩니다.녹화는 참가자에게 지침을 제공하고 인지 테스트 결과와 시간을 저장하는 운영자에 의해 제어됩니다. 이 인지 처리 작업에서 참가자는 방정식의 어느 쪽이 더 큰지 식별하며, 참가자의 반응 속도와 정확도를 측정합니다. 반응은 프로그램에 의해 기록되며, 정확도, 속도 및 참가자가 parabola 11에서 15까지 도달한 최고 수준에 따라 최종 최고 점수가 부여됩니다.참가자 1은 무중력 상태에서 이 과제를 수행하고, 참가자 2는 1G 상태에서 수행합니다. 이후 16번째에서 20번째 포물선 비행 동안, 참가자 1은 1G 상태에서, 참가자 2는 간헐적으로 무중력 상태에서 이 과제를 수행합니다. 나머지 측정값들은 포물선 비행 시퀀스 도중은 물론, 첫 번째 포물선 비행 전과 마지막 포물선 비행 후에 기록됩니다. 마지막 10회의 포물선 비행은 이전의 측정이나 실험을 반복해야 할 경우를 대비해 사용할 수 있습니다.지면에 착륙한 후, 참가자와 운영자는 일시적으로 비행기에서 내릴 수 있으며, 이후 다시 실험 설정 장치로 돌아와 사후 측정을 위한 모든 준비를 수행합니다. 이때 휴식 상태의 EEG 간호 측정 작업을 반복합니다. 모든 기록이 완료되고 참가자의 캡을 제거하면, 저해상도 뇌 전자기 토모그래피 또는 Loretta를 이용한 실험이 종료됩니다.전두엽 뇌 피질 활동의 개별적인 변화를 측정하는 것이 가능합니다. 첫 번째 참가자의 경우, 미세 중력 시작 2000 밀리초 후에 발생한 변화는 배외측 전전두엽 피질에 속하는 브로드만 9영역에서 국소화되었습니다. 이 영역은 운동 계획의 조직 및 조절 과정에서 감각 및 기억 정보의 통합에 중요한 역할을 합니다.두 번째 참가자의 경우, 이러한 변화는 브로드만 9영역과 신체 안정화 과정 중 감각 조절 역할로 알려진 전운동피질인 브로드만 6영역으로 국한될 수 있습니다. 다음 트레이스는 전두엽 뇌 영역의 근적외선 분광법 결과를 보여줍니다. 검은색 곡선은 G 레벨을 나타냅니다.노란색 배경은 정상 중력을 나타냅니다. 파란색 배경은 과중력을, 분홍색 배경은 예상대로 미세중력을 나타냅니다. 미세중력 단계에서 빨간색 트레이스(trace)로 표시된 것처럼 산소화된 혈액이 감소한 후, 다시 미세중력 단계에서 산소화된 혈액이 증가합니다.또 다른 피실험자의 이 그림에서도 유사한 결과가 나타납니다. 흥미롭게도, 파란색 추적선으로 표시된 탈산소화 혈액의 양은 첫 번째 HyperV 단계나 무중력 단계에서는 일관된 양상을 보이지 않았으나, 두 피실험자 모두 두 번째 HyperV 단계에서 감소함을 보여주었습니다. 이 그림은 훈련 중 세 가지 측정 시점(비행 전 0G 상태, 비행 중 측정, 비행 중 1G 상태에서 측정)에 대한 두 피실험자의 인지 과제 결과를 보여줍니다.피험자 간의 점수 차이는 이전에 보고된 포물선 비행 중의 신경인지 기능 저하가 개인별 스트레스 반응에 의한 것일 가능성이 높음을 나타냅니다. 이 영상을 시청한 후에는 EEG와 fNIRS 결합 기술의 적용 방법뿐만 아니라, 피질 전기 활동과 혈역학적 변화를 병행하여 모니터링하는 방법을 충분히 이해하게 될 것입니다. 이 절차를 수행하는 동안 신호의 품질을 확인하고 피험자의 행동을 모니터링하는 것이 중요합니다.이러한 기술들은 뇌 피질 기능에 관심이 있는 연구자들이 미세중력이 뇌 피질 기능에 미치는 영향을 탐구하는 길을 열어줄 수 있으며, 일단 이러한 메커니즘이 규명되면 환자와 우주비행사는 물론 일반인들에게도 도움이 될 수 있을 것입니다.

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

Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

이족 보행 운동의 복원 및 재활을위한 효과적인 뇌 기계 인터페이스 (BMI) 시스템의 개발은 사용자의 의도를 정확하게 디코딩이 필요합니다. 여기에서 우리는 동시 비 침습적 신경 활동의 인수, 근육 활동, 다양한 운동 작업 및 조건에서 전신 운동을위한 새로운 실험 프로토콜과 데이터 수집 기법을 제시한다.

동시에 두피 뇌파 (EEG), 근전도 (EMG), 멀티 모달 신경 디코딩을위한 전체 몸 분절 관성 기록

이 동영상은 대상 작업 / 프로세스에 관여인지 제어 네트워크의 기능적 연결성에 나이와 관련된 변화를 검사하는 방법을 제시한다. 기법의 fMRI 데이터의 다변량 분석에 기초한다.

치수 변경 카드 정렬 성능인지 제어 네트워크 관련의 기능 연결에서 연령 관련 차이점을 조사하는 방법

우주 비행 혈액 진단은 혁신이 필요합니다. 몇몇 시위, 기내 감소 중력 건강 진단 기술을 설명하는 발표되었다. 여기에서 우리는 구성 요소와 다른 설정에 적용 할 준비 전략과 프로토 타입 현장 진료 흐름 세포 계측법 설계를위한 포물선 비행 시험 장비의 건설 및 운영을위한 방법을 제시한다.

프로토 타입 소형 흐름 사이토와 동반자 미세 유체 혼합 기술의 감소 - 중력 환경 하드웨어 데모

뇌진탕에 대한 개인의 위험과 대응 복구에 큰 변화가있다. 뇌진탕 평가에 대한 다각적 인 접근 방식은 보증; 스포츠 및 적시에 평가 후 부상에 참여하기 전에 운동 선수의 기본 테스트를 포함. 이 프로토콜의 목적은 진탕을 조사하기 적합한 다각적 접근법을 제공하는 것이다.

학생 운동 선수에 진탕의 시험에 대한 신경 과학적 접근

소뇌에 대한 경두개 직류 자극(tDCS)은 전전두엽 피질에 원격 효과를 가하여 인지와 수행을 조절할 수 있습니다. 이는 다양한 복잡성을 가진 두 가지 정보 처리 작업을 사용하여 입증되었으며, 작업이 어렵지만 쉽지는 않을 때 음극 tDCS만이 성능을 향상시켰습니다.

소 뇌의 경 두개 직류 자극을 사용하여 변조인지

중력의 지각은 일반적으로 머리 똑바로 서 있는 주관적인 시각적 수직에 의해 결정됩니다. 롤 플레인에서 ± 15 ° 및 ± 30 °의 헤드 틸트에서추가 평가는 손상된 중력 지각의 검출을위한 증가 된 정보 콘텐츠를 보장합니다.

주관적인 시각적 수직 패러다임을 사용하여 롤 플레인에서 정적 중력 지각의 평가

이 기사에서는 7 Tesla 자기 공명 단층 촬영(7T-MRT) 스캐너에서 자기 전정 자극 하에서 반사적 안구 운동, 자기 움직임 인식 및 인지 작업과 전정 기관의 해부학적 방향을 평가하기 위한 실험 설정, 재료 및 절차를 설명합니다.

7T MRT에서 안진, 자기 움직임 인식 및 인지 능력에 대한 자기 전정 자극의 영향 측정

여기에서는 공간 탐색과 일화적 기억 능력을 모두 평가하는 새롭고 간단하며 능동적인 공간 탐색 작업을 제시합니다. 중요한 것은 공간 탐색과 일화 기억이 서로 연관되어 있었고 이 과제는 운동에 대한 민감성을 보여주었다는 것입니다.

가상 공간에서의 인간 공간 탐색과 운동에 대한 민감성 평가

이 방법론은 시운동 및 전신 회전 중 시선 안정화에 대한 시각 및 전정 기여를 조사했습니다. 자극은 시각, 전정 및 시전엽 시험을 통해 수행되었습니다. 비틀림 안구 운동 이득 및 안진 빈도는 각 시도에 대한 반사 뇌간 반응에 대한 감각 특이적 운동 정보의 피질하 중계에 대한 지표 역할을 했습니다.

시선 추적을 사용하여 롤 평면의 피질하 운동 처리에 대한 시각 및 전정 입력의 상대적 중요성 평가

우리는 자기 공명 영상 (MRI)에 의해 캡처 해부학 적 정보와 결합 마그네토와 electroencephalography (멕 / EEG)은, 청각주의와 관련된 대뇌 피질의 네트워크의 역학을 매핑 사용합니다.

동시 멕 / EEG와 해부학적인 몸의 구조 제약 최소 - 표준 견적을 사용하여 매핑 두피 역학 : 청각주의 예

학습하세요 EEG와 NIRS를 결합한 기술로 변화된 중력 조건에서 뇌 혈역학 및 전기생리학적 변화를 실시간 모니터링하는 방법을. 이 연구는 우주 비행사의 신경인지 건강을 위한 대책 개발에 기여합니다.

브레인 두피 기능 및 변경 중력 조건 중 Neurocognitive 성능 사이의 일관성

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