Łączność w stanie spoczynku i neuroobrazowanie aktywności kory przedczołowej podczas praktyki asan jogi w stylu blokowym przy użyciu fNIRS

W tym badaniu wykorzystano fNIRS do zbadania, czy aktywność mózgu można zmierzyć podczas czterech popularnych asan jogi, mając na celu zrozumienie neurologicznego wpływu jogi na korę przedczołową. Badania te wypełniają lukę w zrozumieniu, w jaki sposób asana jogi wpływa na aktywność mózgu, wykorzystując mobilne obrazowanie neuronowe do pomiaru funkcji mózgu podczas ruchu, co wcześniej było ograniczonym obszarem badań. fNIRS oferuje kluczową zaletę, umożliwiając pomiar aktywności mózgu podczas ruchu i w naturalnych warunkach, w przeciwieństwie do fMRI, EEG, które są ograniczone do statycznych, kontrolowanych środowisk.

Nasze laboratorium opracuje metodologie fNIRS do pomiaru obciążenia poznawczego i wyników leczenia w różnych kontekstach świata rzeczywistego, w tym terapii dysleksji, interwencji depresyjnych opartych na jodze, szkoleń medycznych i zadań związanych z montażem produkcyjnym.

[Narrator] Aby rozpocząć, użyj przenośnego urządzenia fNIRS do zbierania danych. Umieść źródła światła i detektory w uchwytach nasadek zgodnie z obustronnym układem kory przedczołowej dostarczonym przez producenta. Utrzymuj odległość detektora źródła wynoszącą 3,0 centymetrów, aby zapewnić optymalne wykrywanie sygnału korowego. Dołącz dwa krótkie kanały separacyjne oddalone od siebie o 1,0 centymetra, aby wyizolować korowe reakcje hemodynamiczne poprzez regresję powierzchownych sygnałów, takich jak przepływ krwi w skórze głowy. Następnie wybierz cztery podstawowe pozycje hatha jogi, które zostaną wykorzystane w badaniu, które stanowią rdzeń Surya Namaskar, ponieważ są szeroko praktykowane i umożliwiają ocenę inwersji i wyprostów pleców. Zaprojektuj eksperymentalną prezentację w formacie PowerPoint z wizualnym i dźwiękowym przewodnikiem dla uczestników. Upewnij się, że na każdym slajdzie znajduje się zdjęcie i nazwa jednej postawy w języku hiszpańskim z jej sanskrycką nazwą w nawiasach. Zmieniaj pozycje B, C i D co 30 sekund w losowej kolejności podczas prezentacji, jednocześnie wywołując na głos nazwy pozycji. Losowo przeplataj postawę wyjściową między aktywnymi pozami, aby zrównoważyć sekwencję i zmniejszyć efekty ćwiczeń lub zamieszkiwania. Aby zapewnić zarządzanie danymi i spójność, ustandaryzuj wszystkie materiały wizualne, dostosowując rozdzielczość obrazu i styl tekstu, a następnie oznacz każdy z nich nazwami postaw w języku hiszpańskim i sanskryckim. Upewnij się, że każdy uczestnik może wyraźnie wyświetlić ekran prezentacji przed rozpoczęciem. Następnie wprowadź postawę aktywną i wyjściową, opisując ich cechy wizualne i wyrównanie. Przygotuj przestrzeń eksperymentalną, umieszczając przed uczestnikiem matę do jogi, naścienny system linowy i widoczny ekran prezentacyjny. Upewnij się, że ekran jest czytelny bez blokowania ruchu. Teraz skalibruj system fNIRS, sprawdzając kompatybilność baterii, funkcjonalności i oprogramowania. Umieść optody na skórze głowy uczestnika zgodnie z międzynarodowym systemem 10-20 i dostosuj do kształtu głowy i gęstości włosów. Podłącz nasadkę fNIRS do oprogramowania akwizycyjnego za pomocą Bluetooth, aby monitorować akwizycję sygnału w czasie rzeczywistym zarówno w stanie spoczynku, jak i po nim oraz podczas praktyki asan jogi. Użyj interfejsu systemu, aby zweryfikować parametry jakości sygnału, takie jak stosunek sygnału do szumu i wskaźnik sprzężenia skóry głowy. Gdy uczestnik siedzi, upewnij się, że jego stopy są płaskie, ręce na kolanach i plecy podparte. Przed rozpoczęciem zapytaj, czy czują się komfortowo. Następnie zabezpiecz nasadkę optode paskiem podbródkowym i użyj bambusowego patyczka, aby rozdzielić włosy, aby uzyskać bezpośredni kontakt ze skórą głowy. Po zabezpieczeniu czepka i usadzeniu uczestnika w pozycji siedzącej, poinstruuj go, aby zrelaksował się z zamkniętymi oczami, aby rozpocząć pomiar stanu spoczynku przed asaną przez sześć minut. W tym czasie zbieraj dane fNIRS z częstotliwością 25 Hz. Użyj oprogramowania do akwizycji, aby ocenić jakość sygnału za pomocą modułu DAQ. Aby zapewnić minimalny ruch, poinstruuj uczestników, aby nie poruszali brwiami ani nie dotykali twarzy i unikali zasypiania w stanie spoczynku. Następnie zapytaj uczestników, czy przypadkowo zasnęli, aby zweryfikować dokładność danych. Po zakończeniu pierwszego stanu spoczynku zdejmij krzesło. Poproś uczestników, aby wstali, potwierdzając, że sygnał pozostaje stabilny. Poinstruuj ich, aby postępowali zgodnie z zaprogramowaną prezentacją, która postępuje automatycznie wraz ze wskazówkami dotyczącymi postawy. Udzielaj instrukcji ustnych w trakcie trwania prezentacji. Ręcznie rejestruj znaczniki postawy oznaczone jako A, B, C i D za pomocą funkcji adnotacji zdarzeń w oprogramowaniu do akwizycji, aby oznaczyć znacznikiem czasu każde przejście na potrzeby analizy danych. Po aktywnej sesji sprawdź, czy wszystkie markery postawy zostały prawidłowo dopasowane do odpowiednich przejść slajdów, aby zapewnić dokładne etykietowanie danych. Mając nadal zabezpieczoną nasadkę i potwierdzoną jakość sygnału, poinstruuj uczestników, aby ponownie usiedli. Następnie rozpocznij pomiar stanu spoczynku po asanie z zamkniętymi oczami na sześć minut. Odczekaj od dwóch do pięciu minut po asanie, aby zapewnić kalibrację systemu i wyraźne sygnały przed rozpoczęciem pomiaru po spoczynku. Przypomnij uczestnikom, aby unikali ruchu i pozostali przytomni, tak jak we wcześniejszym okresie odpoczynku, a następnie rozpocznij pomiar po spoczynku. Wstępna analiza kanałów aktywnych ujawniła istotne różnice między postawą kontrolną A a pozycjami B i C. Postawa B wywołała znacznie większe odpowiedzi hemoglobiny natlenionej w stosunku do wyjściowej postawy A we wszystkich mierzonych kanałach. Postawa C skutkowała również znacznie podwyższonymi odpowiedziami HBO w stosunku do wyjściowej postawy A. Znaczny wzrost aktywności kory przedczołowej zaobserwowano podczas wszystkich trzech aktywnych pozycji jogi w porównaniu z pozycją wyjściową, przy czym aktywność była szczególnie wyraźna w prawej półkuli. Postawa B indukowała największą aktywację neuronalną w prawej dolnej i przyśrodkowej korze przedczołowej. Postawa C skutkowała obustronną aktywacją kory przedczołowej. Postawa D wykazywała tylko jeden znaczący kanał z umiarkowanym wzrostem stężenia hemoglobiny natlenionej, co sugeruje najmniejszy wpływ na aktywność kory przedczołowej spośród wszystkich trzech pozycji. Analiza łączności funkcjonalnej w stanie spoczynku wykazała spadek łączności głównie w lewej przyśrodkowej korze przedczołowej po praktyce asan jogi, która jest regionem powiązanym z siecią w trybie domyślnym.