Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Zmiany psychologiczne i snu u wcześniej wybranych członków zespołu Polar Inland Expedition podczas szkolenia szybkiego wznoszenia na dużych wysokościach

306 wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/68599

⸱

6 marca 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Naval Medical University, 2Polar Research Institute of China

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

Badanie to ujawnia, że wstępni i zapasowi członkowie zespołu ekspedycji śródlądowej na Antarktydę wykazywali znacząco podwyższony poziom lęku, przedczołową kompensację neuroplastyczną (aktywację lewej przedniej kory przedczołowej) oraz fragmentację snu (Wake After Sleep Onset WASO) w warunkach dużych wysokości. Te odkrycia stanowią empiryczne podstawy do opracowania adaptacyjnych protokołów treningowych dla ekstremalnych środowisk.

Streszczenie

Badanie to ustanowiło i wdrożyło protokół oceny wielowymiarowej mający na celu systematyczne badanie zmian neurobehawioralnych wśród 30 wstępnych i zapasowych członków zespołu ekspedycji śródlądowej na Antarktydzie przechodzących szybkie szkolenie wysokościowe. Protokół integruje skale psychometryczne (BFI-44, DASS-21, PSQI), paradygmaty behawioralne (zadanie N-back), funkcjonalną spektroskopię bliskopodczerwieni (fNIRS) oraz aktygrafię nadgarstka, aby ocenić adaptacje neurobehawioralne na różnych wysokościach (0 m n.p.m. / 3 700 m n.p.m. / 4 300 m n.p.m.) w cyklu 8 dni. Podstawowy projekt obejmuje testy bazowe przed wznoszeniem; zsynchronizowane pomiary poznawcze fNIRS na wysokościach celu; Monitorowanie snu 24/8 (w tym 8-godzinna nocna aktygrafia). Ten multimodalny system umożliwia ilościową charakterystykę aktywacji kompensacyjnej przedczołowej, dynamiki fragmentacji snu oraz wahań lęku wywołanych wysokością. Wyniki pokazują, że w porównaniu z chińskimi danymi normatywnymi, uczestnicy wykazywali istotnie podwyższoną sympatię (t=3,940, P<0,001) oraz sumienność (t=9,736, P<0,001), a także zmniejszony neurotycyzm (t=-14,087, P<0,001). Ostra hipoksja nasilała lęk (Z=-4,098, P<0,001), z większym nasileniem u członków mniejszości etnicznych (H=6,405, P=0,011). Aktygrafia wykazała fragmentację snu zależną od wysokości (WASO: 4 300 m n.p.m. w porównaniu do punktu wyjściowego, P=0,028). Zadania N-back potwierdziły zachowaną pamięć roboczą na 3 700 m n.m. (dokładność P=0,027), pośredniczoną przez kompensacyjną aktywację przedczołową (aktywacja L-aPFC P=0,043). Dane te ustanawiają oparte na dowodach kryteria selekcji dla ekspedycji polarnych na dużych wysokościach oraz określają progi odporności neuroplastycznej pod stresem hipoksyjnym.

Wprowadzenie

Członkowie ekspedycji polarnej muszą dostosować się do współistniejących wyzwań fizjologicznych i psychologicznych w ekstremalnych warunkach1. Warunki na dużych wysokościach wewnątrz Antarktydy (wysokość > 4000 m n.p.m.) mogą powodować zaburzenia poznawcze i zaburzenia snu związane z hipoksją. Chociaż tylko kopuła A (>4000 m n.p.m.) jest stałą stacją badawczą na Antarktydzie na dużych wysokościach, przeprawy do stanowisk śródlądowych, takich jak Kopuła A i Kopuła F, wiążą się z długotrwałym narażeniem (1-2 tygodnie) na wysokości przekraczające 3000-4000 m n.p.m. 2,3. Co więcej, hipoksja jest kluczowym czynnikiem stresującym zarówno podczas tych przejść, jak i w samej Kopule A, co odzwierciedla warunki symulowane w tym protokole treningowym. Dlatego zrozumienie adaptacji neurobehawioralnej do hipoksji jest niezbędne do wyboru personelu i optymalizacji szkoleń zespołów trawersowych śródlądowych oraz operatorów Kopuły A, aby zapewnić bezpieczeństwo i wydajność w tych logistycznie kluczowych i naukowo wartościowych misjach. Głównym celem tej metody jest ustanowienie protokołu oceny multimodalnej, który systematycznie ilościowo określa adaptacje neurobehawioralne podczas szybkiej aklimatyzacji wysokości, integrując parametry psychologiczne, poznawcze, neuronaczyniowe i snu w jednolity system. Technika ta została opracowana w odpowiedzi na krytyczne ograniczenia istniejących badań, które głównie analizują parametry psychologiczne lub fizjologiczne w izolacji 4,5,6,7. Zalety tej techniki multimodalnej w porównaniu z metodami konwencjonalnymi obejmują:

Ważność ekologiczna: Jednoczesne sprzężenie fNIRS i behawioralne rejestruje neurokognitywne adaptacje w czasie rzeczywistym 8,9, przezwyciężając retrospektywne błędy inherentne w oceniach wyłącznie skalowych7

Profilowanie kompleksowe: Integracja aktygrafii z walidowanymi skalami (PSQI) zapewnia obiektywną weryfikację subiektywnych raportów snu10,11

Dynamiczne śledzenie: Powtarzane pomiary na wysokościach ujawniają wzorce adaptacji czasowej niemożliwe do osiągnięcia przez oceny pojedynczych punktów4

W szerszej literaturze protokół ten odpowiada na rosnące wymagania operacyjne badań antarktycznych12, dostarczając pierwsze ustandaryzowane ramy, które: Ilościowo określają mechanizmy kompensacyjne przedczołowe za pomocą fNIRS podczas obciążenia poznawczego pod hipoksją 8,13; korelują cechy osobowości (BFI-44) z dynamiką lęku wywołaną wysokością (DASS-21)14,15; synchronizuje obiektywną fragmentację snu (aktygrafię) z wynikami neurobehawioralnymi16,17.

Metoda ta jest odpowiednia dla badaczy i praktyków, którzy potrzebują systemów wyboru personelu do operacji polarnych na dużych wysokościach, walidacji progów odporności neuroplastycznej pod wpływem stresu hipoksycznego (>3 700 m n.p.m.) oraz obiektywnych biomarkerów (np. aktywacji L-aPFC) do przewidywania degradacji wydajności zadania. Rozważania wdrożenia: Zalecane dla dorosłych w wieku 25-45 lat bez chorób współistniejących krążeniowo-oddechowych, wymaga 3-dniowej aklimatyzacji na każdy poziom wysokości (3 700 m n.p.m. do 4 300 m n.p.m.), ograniczenia techniczne: umieszczenie optody fNIRS ogranicza jednoczesne używanie nakryć głowy. Wraz ze wzrostem liczby antarktycznych stacji badawczych izróżnicowanych misji naukowych, protokół ten dostarcza opartych na dowodach rozwiązań do optymalizacji adaptacyjnego szkolenia w ekstremalnych warunkach.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Uczestnicy badania

  1. Wybór uczestników
    1. Metoda pobierania próbek: Badanymi uczestnikami było próbkowanie klasterowe 30 wcześniej wybranych i alternatywnych członków zespołu ekspedycji śródlądowej na Antarktydę.
    2. Osoby badawcze: Uwzględnić wszystkich wcześniej wybranych kandydatów oraz rezerwowych członków Chińskiego Zespołu Ekspedycji Śródlądowej na Antarktykę. Wyklucz osoby, które nie są w stanie ukończyć programu treningowego w trakcie trwania (np. te, które nie ukończyły planu z powodu choroby, dyskomfortu fizycznego lub innych przyczyn).
  2. Zbieranie danych
  3. Dokumentacja demograficzna: Zapisz kompleksowe dane społeczno-demograficzne, w tym wiek, osiągnięcia edukacyjne oraz wcześniejsze doświadczenia z ekspedycji polarnej (Tabela 1).
  4. Zapewnienie, że dla wszystkich danych psychometrycznych są egzekwowane rygorystyczne środki anonimizacji, w tym: przypisywanie unikalnych zanonimizowanych identyfikatorów (np. EXP##) w zamian identyfikatorów osobistych, usuwanie bezpośrednich identyfikatorów (np. imiona, adresy) ze zbiorów danych, przechowywanie danych identyfikowalnych (np. formularzy zgody) w plikach chronionych hasłem i szyfrowanych oddzielnie od danych badawczych.
n=30N%
Pochodzenie etniczne
Chińczycy Han2893.3
Mniejszość etniczna (Tybetańczycy i Mandżurczycy)26.67
Najwyższe osiągnięcia edukacyjne
Szkoła średnia i niżsi13.3
Studia wyższe lub licencjackie1136.7
Studia magisterskie826.7
Stopień doktora1033.3
Jedyne dziecko
Tak1653.3
Nie1446.7
Stan cywilny
Niezamężna1550
Żonaty1550
Liczba uczestniczących ekspedycji naukowych
Nie uczestniczył2480
1 Raz26.7
2 lub więcej razy413.3
Wiek: 32,72±7,73

Tabela 1: Dane demograficzne. (A) Ta tabela przedstawia skład etniczny, poziom wykształcenia, status jedynaka, stan cywilny oraz częstotliwość udziału w badaniach w próbie, przy czym ostatni wiersz zawiera dane wiekowe (średnia ± SD). (B) N: Liczba próbek; %: Procent względem całkowitej wielkości próby (n=30), dane pokazują średnią ± SD.

2. Przygotowanie narzędzi do oceny psychologicznej i snu

  1. Standaryzowane skale psychometryczne: Przeprowadź ocenę ankietową przeprowadzoną przez badacza w formacie standaryzowanego wywiadu, aby zapewnić zrozumienie i zminimalizować błędy samoraportowania. Przeprowadz uczestników ustnie przez każdy punkt, z wyjaśnieniami w razie potrzeby.
    1. Duża piątka – inwentary-44 (BFI-44)14
      1. Wybierz 44-punktowy kwestionariusz BFI-44, aby ocenić pięć wymiarów osobowości. Polec uczestnikom oceniać stwierdzenia za pomocą 5-punktowej skali Likerta (1=Zdecydowanie się nie zgadzam do 5=Zdecydowanie się zgadzam).
      2. Oblicz wyniki domenowe dla Ekstrawersji, Ugodowości, Neurotyczności, Otwartości i Sumienności. Wyższe wyniki wskazują na silniejsze wyrażenie odpowiadających im cech. Waga zawiera 28 pozycji z dodatnim kluczem.
    2. Depresja, lęk, skale stresu-21 (DASS-21)15
      1. Przeprowadzę 21-punktowy DASS-21 z 4-punktową skalą Likerta (1= Nie dotyczyło mnie wcale, do 4=Bardzo często). Zapisuj wyniki na podskali dla depresji, lęku i stresu. Podwyższone wyniki odzwierciedlają większe nasilenie zaburzeń emocjonalnych.
    3. Wskaźnik jakości snu w Pittsburghu (PSQI)10
      1. Rozdaj uczestnikom 18-punktowe kwestionariusze PSQI. Zakończ instrukcje w ciągu 10 minut, stosując punktację 0-3 na domenę: subiektywna jakość snu, opóźnienia snu, zaburzenia snu, stosowanie leków hipnotycznych, dysfunkcje w ciągu dnia. Oblicz wyniki globalne (skala 0-21). Wyższe łączne wyniki PSQI wskazują na gorszą ogólną jakość snu.
  2. Monitorowanie snu
    UWAGA: Urządzenie używane tutaj do aktygrafii nadgarstkowej to ActiGraph z GT3X-BT16.
    1. Inicjalizuj urządzenia za pomocą oprogramowania ze standaryzowanymi znacznikami czasu.
    2. Uruchom ActiLife v6.15.0. Kliknij na Urządzenie > Inicjalizuj > Ustawij. Ustaw częstotliwość próbkowania: 60 Hz, czas rozpoczęcia: YYYY-MM-DD HH:MM:SS (synchronizowane z zegarem atomowym), ID podmiotu: EXP## (format anonimowy).
    3. Ustaw punkt kontrolny, aby zweryfikować, czy dziennik inicjalizacji pokazuje Inicializacja zakończona.
    4. Po założeniu na nadgarstek niedominujący skalibruj oprogramowanie według protokołów producenta. Włóż urządzenie do stacji stacji stacji męskiej USB. Kliknij Kalibruj, a następnie postępuj zgodnie z protokołem testu wektorowego grawitacji na ekranie.
    5. Zbieraj dane aktywności 24/8 z częstotliwością próbkowania 60 Hz. Wykonaj wizualny punkt kontrolny i potwierdzi, że zielona dioda statusu miga co 15 sekund (normalna praca).
    6. Przeprowadz akwizycję danych. Po wdrożeniu włóż urządzenie do stacji dokującej. Wybierz ActiLife. Kliknij na Pobierz > RAW w formacie .gt3x > Process z użyciem algorytmu Cole-Kripke. Do klasyfikacji snu i czuwania używaj algorytmu Cole-Kripke. Zweryfikować parametry snu pochodzące z urządzenia za pomocą dzienników snu uczestników17.
    7. Wykonuj próbkowanie z ciągłym nagrywaniem 24/8 przy 60 Hz (zachowaj przestrzeń między wartością/jednostką: 60 Hz)

3. Ocena poznawcza i pozyskiwanie fNIRS

  1. Litera N-wróć zadanie8,9
    1. Korzystając z oprogramowania E-Prime 2.0, duże litery są losowo wyświetlane na środku 16-calowego monitora LCD. Uczestnicy muszą podjąć decyzje: naciśnij klawisz F, jeśli aktualna litera odpowiada tej przedstawionej wcześniej o N pozycjach, lub naciśnij klawisz J, jeśli się nie zgadza (N=1, 1-cofnięte; N=2, 2 do tyłu; N=3, 3-cofnięcie).
    2. Rekordowe wskaźniki dokładności (ACC) i czasu reakcji (RT) dla 50 prób na każdy poziom trudności.
    3. W ustawieniach wyjścia E-Prime skonfiguruj DataFile.Name jako "EXP##Nback.edat2". Dla czasu rozpoczęcia bodźca wybierz zmienne: ACC (Poprawne = 1 / Nieprawidłowe = 0) oraz RT (w milisekundach). Kliknij Eksportuj > formacie Excel.
    4. Kliknij na Analizuj > ogólny model liniowy > powtarzane miaryCzynniki w ramach tematu: poziom N(1,2,3). Ustaw punkty kontrolne na Surowe dane: 50 prób/poziom = łącznie 150 prób.
    5. W fazie ćwiczeń, w E-Prime kliknij BlockProc > Właściwości praktyki. Ustaw maksymalną liczbę prób: 10, ekran opinii: poprawnie! (zielony) / Nieprawidłowy (czerwony), oraz Advancement: Naciśnij klawisz 'Q', aby powtórzyć fazę ćwiczeń, naciśnij klawisz 'P', aby przejść do formalnego eksperymentu. Ustawiany jest punkt kontrolny, ograniczający fazę ćwiczeń do maksymalnie 3 powtórzeń (Rysunek 1).

Rysunek 1
Rysunek 1: Paradygmat litery N-back. Ten schemat ilustruje paradygmat zadania litery n-back na trzech poziomach trudności (1-back, 2-back i 3-back). Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.

  1. akwizycja danych fNIRS
    UWAGA: Tutaj użyto NirScan-500C, Huichuang, Danyang.
    1. Wykonaj konfigurację optode. Umieść 48-kanałową słuchawkę fNIRS zgodnie z systemem międzynarodowym 10-20.
    2. Ustaw układ przestrzenny z odległością źródło-detektor na 30 mm, pokrycie: kora przedczołowa (PFC) i bilateralne obszary skroniowe, a matryca optody: 15 optodów źródłowych + 16 optod detektorów (Tabela 2, Tabela 3, Rysunek 2).
    3. Parametry akwizycji sygnału
      1. Ustaw parametry akwizycji sygnału za pomocą oprogramowania NirScan-500C. Wybierz światło o podwójnej długości fali w bliskim podczerwieni: ustaw długości fal na 730 nm ± 5 nm oraz 850 nm ± 5 nm.
      2. Konfiguruj częstotliwość próbkowania: ustaw na 11 Hz, klikając Ustawienia > Szybkość akwizycji. Włącz synchronizację zadania z zdarzeniem: Aktywuj wyzwalacze sprzętowe, wybierając Synchronizację > Zewnętrzny wyzwalacz.
      3. Rejestruj surowe zmiany intensywności optycznej do późniejszej konwersji do stężeń hemoglobiny natlenionej/deoksygenowanej przy użyciu zmodyfikowanego prawa Beer-Lamberta. Sprawdź ustawienia parametrów w dzienniku oprogramowania (np. długości fal: 730/850 nm, częstotliwość: 11 Hz).

Rysunek 2
Rysunek 2: Układ kanałów, pozycja i konfiguracja sondy fNIRS. (A) Czerwone okręgi reprezentują źródła światła, niebieskie kwadraty detektory, a ponumerowane obszary najbliższe pary źródeł i detektorów (kanały) do pomiaru aktywności mózgu. (B) Współrejestrowane pozycje optodów na standardowym atlasie mózgu. Anatomiczna pozycja każdego kanału na atlasie mózgu została szczegółowo opisana w Tabeli 1. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.

KanałObszar BrodmannaObszar anatomicznyProcent pokrycia
Rozdz. 121Środkowoskroniowy zakręcie97.44%
Rozdz. 222Górny Skroniowy Gyrus43.21%
Rozdz. 338Obszar temporopolarny51.84%
Rozdział 447Dolny zakręt przedczołowy100.00%
Rozdział 547Dolny zakręt przedczołowy56.35%
Rozdz. 610Obszar frontopolarny62.75%
Rozdział 710Obszar frontopolarny51.96%
Rozdz. 810Obszar frontopolarny100.00%
CH911Obszar orbitofrontalny59.66%
CH1011Obszar orbitofrontalny46.67%
CH1110Obszar frontopolarny98.66%
CH1238Obszar temporopolarny57.25%
Rozdz. 1321Środkowoskroniowy zakręcie98.63%
CH1422Górny Skroniowy Gyrus43.46%
CH1521Środkowoskroniowy zakręcie92.79%
CH1621Środkowoskroniowy zakręcie75.85%
CH1722Górny Skroniowy Gyrus62.67%
CH1843Obszar subcentralny36.79%
CH1944pars opercularis_ część obszaru Brocy57.05%
Rozdział 206Kora motoryczna przedmotoryczna i uzupełniająca73.08%
CH2110Obszar frontopolarny49.10%
CH2246Kora przedczołowa grzbietowo-boczna78.62%
CH2310Obszar frontopolarny93.20%
CH249,46Kora przedczołowa grzbietowo-boczna77.95%
CH2510Obszar frontopolarny87.63%
CH2610Obszar frontopolarny100.00%
CH2710Obszar frontopolarny100.00%
CH2810Obszar frontopolarny99.65%
CH2947Dolny zakręt przedczołowy58.95%
CH3010Obszar frontopolarny92.46%
CH3145pars triangularis Obszar Broki64.19%
CH3246Kora przedczołowa grzbietowo-boczna86.52%
CH3321Środkowoskroniowy zakręcie56.73%
CH3422Górny Skroniowy Gyrus53.70%
CH3542Kora Stowarzyszenia Podstawowego i Słuchowego64.69%
CH3643Obszar subcentralny46.23%
CH379,46Kora przedczołowa grzbietowo-boczna60.54%
CH389Kora przedczołowa grzbietowo-boczna52.09%
CH399,46Kora przedczołowa grzbietowo-boczna92.77%
CH4010Obszar frontopolarny89.88%
CH419,46Kora przedczołowa grzbietowo-boczna91.08%
CH429Kora przedczołowa grzbietowo-boczna84.34%
CH4310Obszar frontopolarny92.46%
CH449Kora przedczołowa grzbietowo-boczna83.67%
CH459,46Kora przedczołowa grzbietowo-boczna90.37%
CH4645pars triangularis Obszar Broki39.27%
CH479,46Kora przedczołowa grzbietowo-boczna98.16%
CH486Kora motoryczna przedmotoryczna i uzupełniająca80.97%

Tabela 2: Rozkład kanału pomiarowego fNIRS w regionach mózgu po kalibracji za pomocą lokatora 3D. (A) Charakterystyki przestrzennego rozkładu 48 kanałów fNIRS skalibrowanych przez system pozycjonowania 3D w obszarach Brodmanna oraz odpowiadających im anatomicznych obszarach mózgu. Procent pokrycia wskazuje efektywny odsetek pozyskiwania sygnału z docelowych obszarów mózgu. (B) Kanał: numer kanału pomiarowego optycznego fNIRS (CH1-CH48); Obszar Brodmanna: Liczba pola Brodmanna (np. 22 = Kora Asocijacji Słuchowej); Obszar anatomiczny: Standardowa terminologia według Terminologia Anatomica (1998); Procent pokrycia: Efektywny procent pokrycia par optode dla docelowego obszaru mózgu.

Obszar anatomicznyKanał
L-aPFC11,25,27,28,30,43
R-aPFC6,7,8,21,23,26,40
L-DLPFC32,44,45,47
R-DLPFC22,24,37,38,39,41,42

Tabela 3: Obszary zainteresowania. (A) Przedstawienie rozkładu konfiguracji kanałów dla konkretnych funkcjonalnych obszarów mózgu w systemie pomiarowym fNIRS, w tym przedniej kory przedczołowej (aPFC) oraz grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC) zarówno w lewej, jak i prawej półkuli. (B) Skróty: L = Lewa półkula; R = prawa półkula; aPFC = przednia kora przedczołowa; DLPFC = grzbietowo-boczna kora przedczołowa.

4. Pozyskiwanie danych

  1. Wdrożenie oceny psychologicznej
    UWAGA: Członkowie zespołu wystartowali z poziomu morza (Szanghaj, 0 m n.p.m.) i odbyli lot komercyjny (około 8 h) do Lhasy, położonej na wysokości 3 700 m n.p.m., gdzie przeprowadzili 72-godzinne (3-dniowe) szkolenie z zakresu badań naukowych. Następnie zespół przeniósł transport lądowy (około 2 godziny) do Yangbajain na wysokości 4 300 m n.p.m., aby kontynuować kolejne 72 godziny (3 dni) szkolenia z badań naukowych. Zbieranie danych było przeprowadzane natychmiast po przybyciu zespołu na każdą z trzech wyżej wymienionych wysokości (Rysunek 3).
    1. Przeprowadz ustandaryzowane zarządzanie: Rozpocznij sesje odprawowe grup wstępnych. Przeprowadzaj kwestionariusze z 30-minutowym limitem czasowym.
    2. Ograniczaj stronniczość: Odczytuj ustandaryzowane instrukcje z protokołów skryptowych. Eliminuj sugestywne sformułowania, stosując się do wcześniej zatwierdzonego tekstu.
    3. Synchronizacja danych multimodalnych: Umożliwienie synchronizacji między zadaniami poznawczymi a pozyskiwaniem fNIRS. Blokowanie czasu bodźców do fNIRS wyzwala przez wybór E-Prime > Ustawienia wyzwalacza > Synchronizacja z fNIRS.
    4. Upewnij się, że wszystkie sesje są zgodne z identycznymi skryptami i ograniczeniami czasowymi.
  2. Monitorowanie parametrów snu
    1. Wdrożenie protokołu aktygraficznego ciągłego: Zbieranie danych aktygraficznych nadgarstków o długości 24 h/8h godzin. Jednocześnie zapisuj dziennik snu.
    2. Dbaj o integralność danych: Codzienne sprawdzanie baterii wykonuj w godzinach 07:00-08:00, klikając Urządzenie > Status > Bateria. Zweryfikowaj ciągłość danych, klikając ActiLife > Narzędzia > Sprawdzenie integralności danych.

Rysunek 3
Rysunek 3: Schemat przepływu oceny psychologicznej. (A) Ten diagram ten ilustruje trzyetapowy protokół oceny psychometrycznej na poziomach ekspozycji na wysokości: Niska wysokość (0-2 m n.p.m.): Pomiary bazowe w Szanghaju (Dzień 1-2), Średnia wysokość (3650 m n.p.m.): Pomiary fazy aklimatyzacji w Lhasie (Dzień 3-5), Wysoka wysokość (4300 m n.p.m.): Pomiary wysokiego narażenia w Yangbajing (Dzień 6-8). (B) Identyczne moduły oceny implementowane na każdym etapie: Zadanie poznawcze: Litera N-back (3 poziomy trudności); Skale psychologiczne: Skala Depresji, Lęku i Stresu (DASS-21), Wskaźnik Jakości Snu w Pittsburghu (PSQI); Monitorowanie snu: subiektywne (dziennik snu), obiektywne (aktygrafia). Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.

5. Analiza danych i statystyka

  1. Do wstępnego przetwarzania danych w arkuszu kalkulacyjnym stosuj kryteria wykluczenia, aby usunąć niekompletne zbiory danych z brakującymi odpowiedziami >10%, wybierając Filtr > brakujących wartościach danych > danych. Filtruj dane poznawcze tak, aby usunąć wartości odstające RT (<150 ms lub> średnią ±2,5 SD) za pomocą Data > Sort & Filter > Advanced oraz obliczaj HitRT (w milisekundach) i rejRT (w milisekundach). Obsłuż brakujące dane, aby zaimplementować wielokrotną imputację w SPSS 29.0, klikając Transform > Multiple Imputation (5 iteracji).
  2. przetwarzanie sygnałów fNIRS
    UWAGA: Zostało to wykonane przy użyciu NirSpark v1.8.8, Huichuang, Danyang.
    1. Przekonwertowanie surowych sygnałów na gęstość optyczną (OD). Kliknij File > Import Raw > Wybierz plik .nirs. Wybierz Przekształtaj na gęstość optyczną i zastosuj algorytm: OD = -log10(I/I0). Sprawdź zakres OD 0.1-1.2 AU w metrykach View > Channel. Odrzucić kanały z OD >1.5 (słaby kontakt), wybierając Narzędzia > Odrzucenie kanałów.
    2. Obliczaj zmiany hemodynamiczne. Przejdź do Analizy > parametrów > hemodynamicznych. Ustaw prawo na zmodyfikowane beer-lambert, DPF na 66, a tryb obrazu na adult_head_template. Wykonaj obliczenia jako [HbO, HbR] = mBLL(OD, [730,850], [6,6]) oraz HbT = HbO + HbR. Potwierdź, że wartość DPF odpowiada wiekowi uczestników (np. 6,0 przez 25-45 lat).
    3. Usuwanie szumu sygnałów klikając na Wstępne przetwarzanie > Filtr > Ustawienia. Wybierz pasmo Butterworth 4. rzędu i ustaw zakres na 0-0,2 Hz. Wykonaj korekcję ruchu za pomocą automatycznej detekcji (std_thr=6, amp_thr=0,5) i interpolacji spline, ustaw próg odrzucenia artefaktów na SD >±6. Sprawdź poprawę SNR >10 dBin, klikając View > Porównanie przed/po.
    4. Określ aktywację w następujący sposób. Zdefiniuj wartość wyjściową jako Średnią HbO przez cały okres po zadaniu po bodźcu. Oblicz odpowiedź na zadanie jako średnią HbO w ciągu 2-20 sekund po bodźcu. Generuj średnie zwrotu z inwestycji, wybierając Analizę > maski zwrotu z inwestycji > szablony anatomiczne.
  3. Obliczanie efektywności snu
    1. Importuj i wstępnie przetwarzaj dane, klikając File > Import > wybierz plik .gt3x. Ustaw epokę na 60 i zweryfikowaj czas zużycia, wybierając Narzędzia > walidację czasu zużycia > algorytmie Choi. Aby wykonać aktygrafię i synchronizację dziennika snu, kliknij Narzędzia > Sleep > Detect Sleep Periods. Następnie skalibruj dane aktygraficzne względem dziennika snu. Upewnij się, że znaczniki czasu dziennika snu są w granicach ± 5 minut od danych aktygraficznych.
    2. Wyodrębnij parametry w następujący sposób. Przejdź do raportów > raportu o śnie. Wybierz parametry: opóźnienie, TIB, TST, WASO. Oblicz efektywność snu = (TST / TIB) x 100, wybierając Opcje > Formuły. Eksport wyników, klikając Eksport > Excel .xlsx > Nazwa pliku: EXP##_SleepEfficiency.xlsx. Potwierdź, że aktogram wyświetla ≥3 czyste cykle snu/czuwania.
  4. Testy statystyczne
    1. Wykonuj statystyki opisowe. Dane rozłożone normalnie jako średnia ± SD i dane nienormalne jako mediana [IQR].
    2. Wykonuj testy parametryczne. Uruchom testy T-testów z jedną próbką, klikając Analizuj > Porównaj Średnie > testie T z jedną próbką. Wykonaj RM-ANOVA, klikając Analizuj > ogólny model liniowy > powtarzane pomiary. Zastosuj korekcję Greenhouse-Geissera dla naruszeń sferyczności.
    3. Stosuj alternatywy nieparametryczne w razie potrzeby. Stosuj testy nieparametryczne na powiązanych próbkach do testów rangi znakowej Wilcoxona. Kontroluje kowariancje poprzez wybranie Analizuj > Ogólnym Modelu Liniowym > ANCOVA. Ustaw próg istotności, stosując α=0,05 (dwustronny) z korektą Bonferroniego dla wielu porównań.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Cechy osobowości

Cechy osobowości wybranych członków polarnej ekspedycji śródlądowej zostały ocenione za pomocą Big Five Inventory (BFI). W porównaniu do chińskich norm dla studentów licencjackich18, kandydaci wykazali (Tabela 4) istotnie wyższe wyniki w zakresie Uprzejmości (t=3,940, P<0,001) oraz Sumienności (t=9,736, P<0,001); wyraźnie niższy wynik w neurotyczności (t=−14.078, s<0.001)18. Nie zaobserwowano sta...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Cechy osobowości wybranych członków polarnej ekspedycji śródlądowej znacznie różnią się od chińskich norm

Według Big Five Inventory-44 (BFI-44), kandydaci wykazywali podwyższoną uprzejmość i sumienność oraz zmniejszoną neurotyczność w porównaniu z normami studentów licencjackich (Tabela 3). Ta triada podwyższona współpraca społeczna, rygor nastawienia na zadania i stabilność emocjonalna są zgodne z psychospołecznymi wymaganiami ekspedycji antarktycznych.

<...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy deklarują brak konkurencyjnych interesów.

Podziękowania

Autorzy wyrażają szczere podziękowania Chińskiej Administracji Arktyki i Antarktydy (Chińskie Centrum Badań Polarnych) za zapewnienie kluczowego wsparcia logistycznego i dostępu uczestników przez cały czas trwania tego badania. Szczególnie dostrzegamy ich koordynację protokołów szkoleniowych na dużych wysokościach oraz zaangażowania zespołów ekspedycyjnych. Zestaw danych udostępnia National Arctic and Antarctic Data Center (https://datacenter.chinare.org.cn).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
ActigraphActigraphwGT3X-BTAmeryka
ActiLifeActigraph6.15.0Ameryka
E-PrimeNarzędzia do Oprogramowania Psychologicznego2.0Ameryka
Statystyki IBM SPSSIBM29Ameryka
Microsoft Office  Microsoft Corporation2021Ameryka
NirScanSprzęt medyczny Huichuang500CDanyang, Chiny
NirSparkSprzęt medyczny Huichuang1.8.8Danyang, Chiny

Bibliografia

  1. Wang, Z. J., et al. Applied research on low-altitude wind field using coherent Doppler wind lidar at Zhongshan Station, Antarctic. Chinese J Polar Res. 34 (1), 11-19 (2022).
  2. Wang, T., et al. Assessment of solar photovoltaic power potential at Kunlun Station, Antarctica. Chinese J Polar Res. 34 (3), 292-302 (2022).
  3. Liu, X. Y., Wang, Y. Y., Lu, Z. H. Effects of different altitudes on sleep and cognitive function. J Air Force Med Uni. , https://www.fmmu.edu.cn/en/Resources1.htm (2024).
  4. Guo, Z. M., Huang, F. M., Lu, H., Zu, S. Y., Xu, C. L. Effects of Different Altitudes on Cardiac Hemodynamics and Electrocardiogram in Healthy Adult Males. Chinese J Appl Physiol. 28 (1), 1-4 (2012).
  5. Lu, Y. H., Xiong, Y. L., Fang, L., Chen, N., Xu, C. L. Comparative Effects of Rapid versus Gradual Tibetan Acclimatization on Cardiovascular Function and Stress Biomarkers in Kunlun Station Pre-Selection Candidates. Chinese J Appl Physiol. 36 (5), 419-424 (2020).
  6. Huang, F. M., et al. Screening for Hypoxia Susceptibility in Dome A Antarctic Expedition Candidates Using Pulmonary Function Indices. Basic Clin Med. 31 (4), 400-403 (2011).
  7. Xiaopei, W., et al. Different physiopsychological changes between AMS-susceptible and AMS-resistant pre-selected Antarctic expeditioners in Tibet. Adv Polar Sci. 32 (3), 239-247 (2021).
  8. Owen, A. M., McMillan, K. M., Laird, A. R., Bullmore, E. N-back working memory paradigm: a meta-analysis of normative functional neuroimaging studies. Human Brain Map. 25 (1), 46-59 (2005).
  9. Owen, A. M., et al. Putting brain training to the test. Nature. 465 (7299), 775-778 (2010).
  10. Buysse, D. J., Reynolds, C. F., Monk, T. H., Berman, S. R., Kupfer, D. J. The Pittsburgh Sleep Quality Index: a new instrument for psychiatric practice and research. Psychiatry Res. 28 (2), 193-213 (1989).
  11. Carney, C. E., et al. The Consensus Sleep Diary: Standardizing Prospective Sleep Self-Monitoring. Sleep. 35 (2), 287-302 (2012).
  12. Liu, Y. Comprehensive Assessment of Antarctic Operational Capabilities Among Major Polar Expedition Nations. , (2024).
  13. Virués-Ortega, J., Buela-Casal, G., Garrido, E., Alcázar, B. Neuropsychological functioning associated with high-altitude exposure. Neuropsychol Rev. 14 (4), 197-224 (2004).
  14. John, O. P., Donahue, E. M., Kentle, R. L. The Big-Five Inventory. Uni California Berkeley. 18 (5), 367-385 (1991).
  15. Gong, X., Xie, X. Y., Xu, R., Luo, Y. J. Psychometric Validation of the Depression Anxiety Stress Scales-21 (DASS-21) Simplified Chinese Version in Chinese University Students. Chinese J Clin Psychol. 18 (4), 443-446 (2010).
  16. Dong, J., et al. Anxiety correlates with somatic symptoms and sleep status at high altitudes. Physiol Behav. 112, 23-31 (2013).
  17. Carney, C. E., et al. The Consensus Sleep Diary: Standardizing Prospective Sleep Self-Monitoring. Sleep. 35 (2), 287-302 (2012).
  18. Eng, Y., Yue, C. Z. Exploring the Relationship Between Big Five Personality Self-Assessment, Reflective Evaluation, and Mental Health in University Students. Health Med Res Pract. 14 (1), 28-32 (2017).
  19. Yan, G. G., Ye, Q. Psychological Research in Polar Environments. Adv Psychol Sci. 17 (1), 227-232 (2009).
  20. Kious, B. M., et al. Altitude and risk of depression and anxiety: findings from the intern health study. Int Rev Psychiat. 31 (7-8), 637-645 (2019).
  21. Chen, N., et al. Alterations in Circadian Rhythms, Sleep Patterns, and Psychological States Among Overwintering Crew Members During Prolonged Residence at Zhongshan Station, Antarctica. Adv Psychol Sci. , https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=IPFD&dbname=IPFDLAST2015&filename=OGSF201406001161 (2014).
  22. Jaeggi, S. M., Buschkuehl, M., Perrig, W. J., Meier, B. The concurrent validity of the N-back task as a working memory measure. Memory. 18 (4), 394-412 (2010).
  23. Greenberg, K., Zheng, R. Cognitive load theory and its measurement: a study of secondary tasks in relation to working memory. J Cognitive Psychol. 34 (4), 497-515 (2022).
  24. Jenkins, J. R., Salmon, O. F., Smith, C. M. Cognitive function is unaffected during acute hypoxic exposure but was improved following exercise. Int J Exerc Sci. 15 (5), 1481-1491 (2022).
  25. Yan, X., Zhang, J., Gong, Q., Weng, X. Adaptive influence of long-term high altitude residence on spatial working memory: an fMRI study. Brain Cognit. 77 (1), 53-59 (2011).
  26. Zhang, X., Zhang, J. The human brain in a high altitude natural environment: a review. Front Human Neurosci. 16, 915995(2022).
  27. Ji, X., et al. EEG and fNIRS datasets based on stroop task during two weeks of high-altitude exposure in new immigrants. Sci Data. 11 (1), 350(2024).
  28. Duncan, J., Owen, A. M. Common regions of the human frontal lobe recruited by diverse cognitive demands. Trends Neurosci. 23 (10), 475-483 (2000).
  29. Burgess, P. W., Dumontheil, I., Gilbert, S. J. The gateway hypothesis of rostral prefrontal cortex (area 10) function. Trends Cognitive Sci. 11 (7), 290-298 (2007).
  30. Curtis, C. E., D'Esposito, M. Persistent activity in the prefrontal cortex during working memory. Trends Cognitive Sci. 7 (9), 415-423 (2003).
  31. Minamoto, T., Kawakami, N., Tsujimoto, T. Robustness of the self-referential process under normobaric hypoxia: an fNIRS study using the GLM and homologous cortical functional connectivity analyses. Front Human Neurosci. 18, 1337798(2024).
  32. Wang, L., et al. Effects of acute high-altitude exposure on working memory: a functional near-infrared spectroscopy study. Brain Behav. 12 (12), e2776(2022).
  33. Deary, I. J., Strand, S., Smith, P., Fernandes, C. Intelligence and educational achievement. Intelligence. 35 (1), 13-21 (2007).
  34. Jaeggi, S. M., Buschkuehl, M., Jonides, J., Perrig, W. J. Improving fluid intelligence with training on working memory. Proc Natl Acad Sci. 105 (19), 6829-6833 (2008).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Zmiany neurobehawioralnefragmentacja snuocena poznawczafunkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieniaktygrafia nadgarstkowazadanie N backskale psychometryczneaktywacja przedczo owczastres hipoksyczny
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki Korzystania

Zasady

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.