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

이 절차는 결합된 EEG 및 근적외선 분광법 기록 기술을 적용하여 무중력 상태에서 신경인지 성능 저하가 혈역학적 및 전기 피질 변화의 일차적 영향 또는 2차 스트레스 관련 영향으로 인한 정도를 결정합니다. 이는 미세중력, 미세중력 및 정상 중력의 단계를 포함하여 포물선 비행 중 참가자의 전기 피질 활동의 변화를 모니터링하여 수행됩니다. 전두엽 뇌 내의 혈역학적 변화는 근적외선 분광법 또는 신경을 사용하여 병렬로 모니터링할 수 있습니다.

그런 다음 뇌 피질 활동의 변화는 전자기 단층 촬영을 사용하여 국소화할 수 있습니다. 마지막 단계는 전기 피질 및 혈역학적 변화를 연관시키는 것입니다. 궁극적으로, 결과는 변화된 중력 조건으로 인한 혈역학적 변화가 전기 피질 기능의 변화와 관련이 있음을 보여줍니다.

MRI 또는 PET와 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 전기 단층 촬영 및 근적외선 분광법과 결합된 전기 사진이 포물선 비행 또는 우주 비행과 같은 극한 환경에서 HyperV 무중력 상태, 제한된 하중 및 제한된 공간에서 실현 가능하며 뇌 내 신경 전기 활동 및 혈역학적 사멸 변화의 변화를 측정하고 연관시킬 수 있다는 것입니다. 이 방법은 신경 생리학 및 우주 연구 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 되며, 예를 들어 혈역학적 및 전기 피질 변화로 이어지는 중력 조건의 변화와 같은 질문에 답하는 데 도움이 됩니다. 뇌에서 이러한 변화가 정확히 어디에서 일어나고 이러한 변화의 결과가 무엇인지 답하는 데 도움이 됩니다.

일단 우리가 근본적인 신경 생리학적 과정을 확인하고, 우리가 우주에 있을 때, 무중력 상태에 있는 동안 뇌 피질 기능과 혈역학에 어떤 일이 일어나는지 확인하면, 우리는 삶의 질, 임무 성공 및 임무 안전을 개선하기 위한 구체적인 대책을 개발할 수 있습니다. 따라서 이 방법은 뇌 작동 메커니즘에 대한 통찰력을 제공할 수도 있고, 신경학적 환자의 신경학적 손상이나 뇌가 어떻게 작동하는지에 대한 근본적인 아이디어와 같은 다른 시스템에도 적용될 수 있습니다. 이 연구에 대한 아이디어는 우주에 사는 우주 비행사들로부터 신경인지 감소에 대해 들었을 때 처음 떠올랐습니다.

비행 1-2시간 전에 데이터를 처리하고 분석하는 방법이 많기 때문에 분석 단계를 배우기 어렵기 때문에 이 방법의 시각적 시연이 중요합니다. 참가자들은 실험을 준비하기 위해 공항의 한 방으로 데려갑니다. 먼저, 참가자의 머리 둘레를 측정하고 두피를 청소하여 간호사 옵토스와 수신기가 통합된 EEG 캡을 참가자의 머리에 씌울 수 있습니다.

다음 단계는 FP 1 및 FP 2 전극의 위치를 표시하는 것입니다. 먼저, nasn과 inion 사이의 거리는 Sian과 inion 사이의 10분의 1 거리에서 다음으로 측정됩니다. 시안(Sian)에서 시작하여, 머리 둘레의 20분의 1 거리에서 정중선의 왼쪽과 오른쪽에 두 개의 표시가 만들어집니다.

캡에는 두피에 부착될 전극이 포함되어 있으며 센서의 올바른 위치를 보장합니다. 참가자의 머리 크기에 적합한 EEG 캡이 선택됩니다. 다음으로 캡을 당깁니다.

참가자의 머리와 위치를 확인합니다. CZ 전극은 꼭지점과 FP 1 및 FP 2에 있어야 하며 O 전극 및 O2 전극은 수평이어야 하며 표시에는 캡이 대칭적이고 적절한 위치에 유지되도록 턱 끈이 고정되어야 합니다. 다음으로, 이를 수행하기 위해 심박수 전극을 배치하고, 하나의 EEG 전극을 사용할 수 있으며, 센서를 참가자의 가슴에 놓습니다.

이제 전극의 임피던스가 최소화되고 신호 전도가 확인됩니다. 각 전극에는 임피던스 측정이 시작될 때 읽히는 LED가 포함되어 있습니다. 끝이 뭉툭한 바늘로 전극 끝에서 머리카락을 멀리 옮기고 전극 끝과 피부 표면 사이에 기준 전극과 접지 전극부터 시작하여 젤을 주입합니다.

젤이 주입되면 임피던스가 감소함에 따라 LED의 색상이 변경되어 초기 빨간색이 먼저 노란색이 된 다음 녹색이 됩니다. 목표 임피던스 값이 25킬로 옴에서 달성됨에 따라 전극의 작용은 이 목표 값 이하에서 우수한 신호 대 잡음비를 제공합니다. 이 절차는 모든 캡 전극에 대해 반복됩니다.

두 참가자 모두를 위해 전극 캡이 준비되면 참가자에게 포물선 비행의 세부 사항과 따를 실험 일정에 대한 지침이 제공됩니다. 포물선 0에서 30까지의 개략적인 개요와 수행해야 할 작업이 참가자에게 제공됩니다. 또한 테스트를 시작하고 중지하는 시기와 방법을 자세히 설명하는 구두 발표가 검토됩니다.

마지막으로, 참가자들은 기내 비행 준비를 위해 비행기로 옮겨집니다. 일단 탑승하면 참가자는 실험 설정에서 서로 옆에 앉고 안전 벨트를 느슨하게 고정합니다. EEG 케이블은 전극 제어 상자에 연결되고 전극 제어 상자는 증폭기에 연결됩니다.

다음으로, 신경 OID와 수신기는 EEG 캡의 OID 홀더에 고정됩니다. 이 시점에서 EEG NERS 모듈이 시작됩니다. 이것은 신호의 연결성과 품질을 제어합니다.

그런 다음 신경과 EEG 소프트웨어가 시작되고 기록할 작업 공간이 시작됩니다. 데이터가 열립니다. 그런 다음 파일 이름, 녹음 빈도 및 몽타주를 입력합니다.

차선의 신호가 있는 경우. EEG에 대한 임피던스 값 또는 신경에 대한 DAQ 값을 재조정하거나 필요에 따라 더 많은 젤을 주입합니다. 이 시점에서 EEG 및 신경 신호의 기록이 시작되고 휴지 상태 prem 측정이 수집됩니다.

참가자는 이 시점에서 어떤 작업도 수행하지 않지만 여전히 긴장을 풀고 눈을 감고 있어야 합니다. 3분 후에 녹음이 중지됩니다. 휴식 시간이 끝나면 참가자들은 인지 과제 칠판 챌린지의 기준선 테스트를 수행합니다.

마지막으로 모든 장치를 끄고 EEG 전극 제어 상자와 간호사의 옵토 및 수신기를 분리합니다. 카메라와 iPhone을 포함한 모든 장비는 기내 실험이 시작되기 위한 이륙 준비를 위해 격실에 보관됩니다. 항공기가 순항 고도에 도달하면 첫 번째 단계는 비디오 카메라를 난간에 장착한 다음 비디오 녹화를 시작하는 것입니다.

다음으로 참가자를 자리에 앉히고 안전 벨트를 느슨하게 조입니다. 참가자는 최소한 포물선 0에서 25까지 자리에 앉아 있어야 합니다. iPhone은 벨크로로 참가자의 다리 위쪽에 부착

이제 EEG 전극 컨트롤 박스가 연결되고 신경 옵토와 수신기가 캡의 옵토 홀더에 고정됩니다. EEG 및 신경 모듈이 시작되고 EEG 임피던스와 NS DAQ 값을 확인하여 EEG 신경 신호의 품질을 확인합니다. 휴식 시간 기록은 3분 동안 수행됩니다.

포물선 0으로 지정된 첫 번째 포물선은 참가자가 절차와 중력 조건의 변화를 수용할 수 있도록 하는 데 사용됩니다. 그런 다음 포물선 1에서 10까지 참가자가 눈을 감고 자리에 조용히 앉아 있는 동안 휴식 상태 EEG 간호사만 기록됩니다. 다음으로, 참가자들은 5개의 포물선으로 구성된 두 블록 동안 수행될 인지 작업을 준비합니다.

녹음은 참가자에게 지시를 제공하고 인지 테스트 및 시간 결과를 저장하는 운영자에 의해 제어됩니다. 이 인지 처리 작업에서 참가자는 방정식의 어느 쪽이 참가자의 다른 속도와 정확도보다 큰지 식별합니다. 응답은 프로그램에 의해 기록되고 정확도, 속도 및 포물선 11에서 15까지 참가자가 도달한 가장 높은 수준에 따라 최종 최고 점수가 부여됩니다.

참가자 1은 0 G에서, 참가자는 1 G에서 이 작업을 수행합니다.그런 다음 포물선 16에서 20까지 참가자 1은 1 G에서, 참가자 2는 0 G에서 때때로 이 작업을 수행합니다. 나머지 측정값은 포물선 시퀀스 동안뿐만 아니라 첫 번째 포물선 이전과 마지막 포물선 이후에 기록됩니다. 마지막 10개의 포물선은 이전 측정 또는 실험을 반복해야 하는 경우에 사용할 수 있습니다.

지상으로 돌아오면 참가자와 작업자는 실험 설정으로 돌아가 사후 측정을 위해 모든 것을 준비하기 전에 일시적으로 비행기를 떠날 수 있습니다. 이때 휴지 상태 EEG 간호사 측정이 반복됩니다. 모든 기록이 완료되고 참가자의 뚜껑을 제거하면 저해상도 뇌 전자기 단층 촬영 또는 로레타를 사용하여 실험이 완료됩니다.

전두엽 뇌 피질 활동의 개별적인 변화를 결정할 수 있습니다. 참가자 1의 경우, 미세중력이 시작된 후 2000밀리초 후에 발생하는 변화는 등쪽 외측 전전두엽 피질에 속하는 Broadman area 9에 국한되었습니다. 이 영역은 운동 계획, 조직 및 조절 과정에서 감각 및 기억 정보를 통합하는 데 중요한 역할을 합니다.

참가자 2의 경우, 이러한 변화는 브로드맨 영역 9와 신체 안정화 과정에서 감각 조절에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 전운동 피질인 브로드맨 영역 6에 국한될 수 있습니다. 이 다음 추적은 전두엽 뇌 영역의 근적외선 분광법을 보여줍니다. 검은색 곡선은 G 레벨을 나타냅니다.

노란색 배경은 정상 중력을 나타냅니다. 파란색 배경은 초중력을 나타내고 분홍색 배경은 예상대로 미세중력을 나타냅니다. 미세중력 단계에서 빨간색 흔적에서 볼 수 있듯이 산소가 공급된 혈액의 감소가 있고 미세중력 단계에서 산소가 공급된 혈액의 증가가 있습니다.

이 그림에서 다른 참가자의 유사한 결과를 볼 수 있습니다. 흥미롭게도, 파란색 흔적에서 볼 수 있듯이 탈산소화된 혈액의 양은 첫 번째 HyperV 단계 또는 무중력 상태에서 일관된 행동을 보이지 않았지만, 두 피험자 모두 두 번째 HyperV 단계에서 감소를 보였습니다. 이 그림은 훈련 중 3개의 측정 지점에 대한 두 피험자의 인지 작업을 보여주며, 이는 비행 전에 비행 중에 측정된 0 Gs로 측정되었고, 비행 중에 측정된 1개의 G에서도 측정되었습니다.

점수는 피험자들 간에 차이가 있으며, 이는 이전에 보고된 포물선 비행 중 신경인지적 감소가 개인의 스트레스 반응에 기인할 가능성이 가장 높다는 것을 나타냅니다. 이 비디오를 시청한 후에는 e, e, g 및 무릎 결합 기술을 적용하는 방법과 전기 피질 활동과 혈역학적 변화를 동시에 모니터링하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 이 절차를 시도하는 동안 신호의 품질을 확인하고 피험자의 행동을 모니터링하는 것이 중요합니다.

이러한 기술은 뇌 피질 기능에 관심이 있는 연구자들이 미세중력이 뇌 피질 기능에 미치는 영향을 탐구할 수 있는 길을 열어줄 수 있으며, 이러한 메커니즘을 확인하면 일반인뿐만 아니라 환자, 우주 비행사에게도 도움이 될 수 있습니다.