Connectiviteit in rusttoestand en neuroimaging van prefrontale cortexactiviteit tijdens een blokontwerp yoga asana-oefening met behulp van fNIRS

Dit onderzoek gebruikt fNIRS om te onderzoeken of hersenactiviteit kan worden gemeten tijdens vier veelvoorkomende yoga-asana's, met als doel de neurologische impact van yoga op de prefrontale cortex te begrijpen. Dit onderzoek richt zich op de kloof in het begrip van hoe yoga asana de hersenactiviteit beïnvloedt door gebruik te maken van mobiele neurale beeldvorming om de hersenfunctie tijdens beweging te meten, een voorheen beperkt studiegebied. fNIRS biedt een belangrijk voordeel door het mogelijk te maken hersenactiviteit te meten tijdens beweging en in natuurlijke omgevingen, in tegenstelling tot fMRI, EEG, die beperkt zijn tot statische, gecontroleerde omgevingen.

Ons lab zal fNIRS-methodologieën ontwikkelen om de cognitieve werklast en behandelingsresultaten te meten in verschillende real-world contexten, waaronder dyslexietherapie, op yoga gebaseerde depressie-interventies, medische training en productie-assemblagetaken.

[Verteller] Gebruik om te beginnen het draagbare fNIRS-apparaat om gegevens te verzamelen. Plaats de lichtbronnen en detectoren in de dophouders volgens de bilaterale prefrontale cortex-lay-out die door de fabrikant is verstrekt. Houd een brondetectorscheiding van 3,0 centimeter aan voor een optimale detectie van corticale signalen. Voeg twee korte scheidingskanalen toe die 1,0 centimeter uit elkaar liggen om corticale hemodynamische reacties te isoleren door oppervlakkige signalen zoals de bloedstroom van de hoofdhuid terug te dringen. Selecteer vervolgens vier fundamentele Hatha yogahoudingen die in het onderzoek moeten worden gebruikt, die de kern vormen van Surya Namaskar, omdat ze op grote schaal worden beoefend en beoordeling van inversies en rugextensies mogelijk maken. Ontwerp de experimentele presentatie in PowerPoint-formaat met een visuele en auditieve gids voor de deelnemers. Zorg ervoor dat op elke dia een foto en de naam van een houding in het Spaans worden weergegeven met de Sanskrietnaam tussen haakjes. Doorloop tijdens de presentatie elke 30 seconden in willekeurige volgorde de houdingen B, C en D, terwijl je tegelijkertijd de houdingsnamen hardop roept. Wissel de basishouding willekeurig af tussen actieve houdingen om de reeks in evenwicht te brengen en oefen- of bewoningseffecten te verminderen. Voor gegevensbeheer en consistentie standaardiseert u al het visuele materiaal door de afbeeldingsresolutie en tekststijl aan te passen en elk te labelen met zowel Spaanse als Sanskriet houdingsnamen. Zorg ervoor dat elke deelnemer het presentatiescherm duidelijk kan bekijken voordat u begint. Introduceer vervolgens de actieve en basishoudingen en beschrijf hun visuele kenmerken en uitlijning. Bereid de experimentele ruimte voor door een yogamat, een aan de muur bevestigd touwsysteem en een zichtbaar presentatiescherm voor de deelnemer te plaatsen. Controleer of het scherm leesbaar is zonder de beweging te blokkeren. Kalibreer nu het fNIRS-systeem door de batterij, functionaliteit en softwarecompatibiliteit te controleren. Plaats de optoden op de hoofdhuid van de deelnemer volgens het internationale 10-20-systeem en pas ze aan voor de vorm van het hoofd en de haardichtheid. Verbind de fNIRS-cap met de acquisitiesoftware via Bluetooth om real-time signaalacquisitie te bewaken tijdens zowel pre- als post-rusttoestanden en tijdens de yoga asana-beoefening. Gebruik de systeeminterface om parameters voor de signaalkwaliteit te controleren, zoals de signaal-ruisverhouding en de hoofdhuidkoppelingsindex. Terwijl de deelnemer zit, controleert u of de voeten plat zijn, de handen op de schoot en de rug wordt ondersteund. Vraag of ze zich op hun gemak voelen voordat je begint. Zet vervolgens de optodekap vast met een kinband en gebruik een bamboestok om het haar te scheiden voor direct contact met de hoofdhuid. Met de pet vastgezet en de deelnemer zittend, instrueer je hem om te ontspannen met zijn ogen dicht om zes minuten lang te beginnen met de pre-asana-meting in rusttoestand. Verzamel gedurende deze tijd fNIRS-gegevens op 25 hertz. Gebruik de acquisitiesoftware om de signaalkwaliteit te beoordelen via de DAQ-module. Om minimale beweging te garanderen, instrueert u de deelnemers om hun wenkbrauwen niet te bewegen of hun gezicht aan te raken en om niet in slaap te vallen tijdens de rusttoestand. Vraag de deelnemers daarna of ze per ongeluk in slaap zijn gevallen om de juistheid van de gegevens te controleren. Zodra de eerste rusttoestand is voltooid, verwijdert u de stoel. Laat de deelnemers staan terwijl ze controleren of het signaal stabiel blijft. Instrueer ze om de voorgeprogrammeerde presentatie te volgen, die automatisch vordert met houdingsaanwijzingen. Geef mondelinge instructies terwijl de presentatie wordt uitgevoerd. Registreer handmatig houdingsmarkeringen met het label A, B, C en D met behulp van de gebeurtenisannotatiefunctie in de acquisitiesoftware om elke overgang van een tijdstempel te voorzien voor gegevensanalyse. Controleer na de actieve sessie of alle houdingsmarkeringen correct zijn afgestemd op de bijbehorende dia-overgangen om een nauwkeurige gegevenslabeling te garanderen. Met de dop nog steeds vastgezet en de signaalkwaliteit bevestigd, instrueert u de deelnemers om opnieuw te gaan zitten. Begin dan zes minuten lang met de meting van de rusttoestand na de asana met de ogen dicht. Wacht twee tot vijf minuten na de asana om ervoor te zorgen dat het systeem kalibert en duidelijke signalen zijn voordat u met de meting na rust begint. Herinner de deelnemers eraan om beweging te vermijden en wakker te blijven zoals in de eerdere rustperiode, en begin dan met de meting na de rust. De voorlopige analyse van actieve kanalen onthulde significante verschillen tussen controlehouding A en de houdingen B en C. Houding B lokte significant grotere zuurstofrijke hemoglobineresponsen uit ten opzichte van basishouding A over alle gemeten kanalen. Houding C resulteerde ook in significant verhoogde HBO-responsen ten opzichte van baselinehouding A. Significante toename van de prefrontale cortexactiviteit werd waargenomen tijdens alle drie de actieve yogahoudingen in vergelijking met de baselinehouding, waarbij de activiteit vooral uitgesproken was in de rechterhersenhelft. Houding B induceerde de grootste neurale activering in de rechter inferieure en mediale prefrontale cortex. Houding C resulteerde in bilaterale activering van de prefrontale cortex. Houding D vertoonde slechts één significant kanaal met een matige toename van de zuurstofrijke hemoglobineconcentratie, wat wijst op de minste impact op de activiteit van de prefrontale cortex van alle drie de houdingen. Resting-State Functional Connectivity-analyse toonde een afname van de connectiviteit, voornamelijk in de linker mediale prefrontale cortex na yoga asana-beoefening, een gebied dat geassocieerd is met het standaardmodusnetwerk.