Name: Coerência entre a função cerebral cortical e Desempenho neurocognitiva durante condições de gravidade mudou (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-05-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 29 s
Description: Aprenda a monitorar atividade eletrocortical e mudanças hemodinâmicas cerebrais usando EEG e NIRS durante voos parabólicos. Este método ajuda pesquisadores a entender os efeitos da gravidade alterada na função cerebral e no desempenho neurocognitivo.

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Gostaríamos de agradecer Cérebro Products GmbH para fornecer seus equipamentos, experiência e ajuda. Este estudo foi financiado pelo Ministério Federal da Economia e Tecnologia através de uma doação da Agência Espacial Alemã (DLR) 50WB0819.

1. Procedimento Experimental <ol><li> Sobre a preparação do terreno pré-vôo - A preparação assunto é feito em uma sala separada no aeroporto. (1-2 horas antes do vôo) <ol><li> Montagem da tampa / NIRS EEG <ol><li> Eletrodos e sensores NIR são afixados ao couro cabeludo usando um boné EEG. Este método garante a posição correta dos sensores. </li><li> O tamanho da tampa é determinada pelo tamanho da cabeça do sujeito </li><li> O operador faz a certeza da posição correta do cap. O eletrodo Cz está no vértice (a meio caminho entre o ponto násio e cebola), o PO9-PO10 e os eletrodos Fp1-Fp2 são horizontais, a tampa é simétrica. </li><li> O eletrodo freqüência cardíaca é colocado sobre o peito </li></ol></li><li> Minimização de Impedância <ol><li> Produtos do Cérebro actiCAP eletrodos são conectados à caixa de controle. </li><li> Cada eletrodo contém LEDs, que ficam vermelhos, quando a medição da impedância é iniciado. </li><li> O cabelo é afastado da ponta do eletrodo com uma agulha de ponta romba. </li><li> Gel é injetado entre a ponta do eletrodo ea superfície da pele. </li><li> A cor da mudança LEDs, com a diminuição da impedância. A cor vermelha inicial torna-se amarelo, o amarelo fica verde, se o valor da impedância meta seja alcançada. </li><li> A impedância alvo é de 25 kOhm, uma vez que os eletrodos ativos que fornecem ração de sinal-ruído boa abaixo desse valor. Portanto, a preparação cap é rápido e conveniente. </li><li> O operador começa a trabalhar sobre os eletrodos de referência e terra, e repete para todos os outros eletrodos. </li></ol></li></ol></li><li> A bordo de preparação pré-vôo <ol><li> Pré-medidas <ol><li> Assuntos são colocados na configuração experimental, os cintos de segurança são fixados livremente </li><li> Cabos estão conectados, as baterias são carregadas. </li><li> O operador inicia o módulo de EEG e NIRS, controla a conectividade ea qualidade do sinal / NIRS EEG. </li><li> Gravação de descanso estado EEG / NIRS. Os indivíduos não têm qualquer tarefa. </li><li> A gravação é interrompida. </li><li> Os sujeitos executar a tarefa cognitiva no chão. A tarefa cognitiva é uma tarefa de atenção / cálculo ( <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> ), onde os sujeitos têm para identificar esse lado de uma equação que é maior do que o outros em relação à velocidade e precisão. </li></ol></li><li> Guardar o equipamento <ol><li> O operador de lojas a câmera e os iPhones para decolar. </li></ol></li></ol></li><li> Na medição de vôo <ol><li> Preparação <ol><li> Operador monta o vídeo da câmera para corrimão e inicia a gravação. </li><li> Os iPhones são colocados na coxa dos sujeitos. </li><li> O operador inicia o módulo de EEG e NIRS, controla a qualidade do sinal / NIRS EEG, e inicia a gravação. </li></ol></li><li> Medição <ol><li> Os sujeitos executar a tarefa cognitiva durante dois blocos de cinco parábolas entre parábola 11-15 e 16-20. Tarefa será realizada em uma ordem aleatória na ausência de gravidade ou gravidade normal. Apenas descansando estado EEG / NIRS é gravado durante os primeiros 10 parábolas. As parábolas última será usada em caso de falta medições anteriores (ver Figura 1). </li><li> O operador controla a gravação, e instrui os indivíduos. O operador irá anotar todos os resultados dos testes cognitivos e tempos. </li></ol></li></ol></li><li> Na medição do solo pós-vôo <ol><ol><li> Descansando estado de medição EEG / NIRS é realizada. </li></ol></ol></li></ol> Esperamos encontrar maior ativação cerebral durante a ausência de peso como mostrado antes (Schneider et. Al 2008 + 2009). Nós ainda esperamos para ver aumento do tecido oxigenado no cérebro frontal na ausência de gravidade e menor o tecido oxigenado em hipergravidade. A tarefa de atenção é suposto ser prejudicada durante todo o vôo em comparação com pré e pós-vôo e talvez ainda mais na ausência de gravidade, devido à maior ativação central e excitação na ausência de gravidade. 2. Resultados representante Mapeamento da transição da fase hipergravidade à microgravidade fomos capazes de observar a atividade cerebral aumentada cortical no córtex frontal e diminuição da atividade no córtex temporal e occipital 2000 - 2350 ms após o início da ausência de gravidade (Figura 2a, b). sLORETA permitiu localizar essa ativação aumentada frontal na área de Brodmann 9 do córtex pré-frontal dorsolateral, que é conhecida por estar envolvida em funções executivas, com a integração da informação sensorial e mnemônico no curso de planejamento motor, organização e regulação, (Figura 3a, b). Além disso, sujeito 2 apresentou um aumento na área de Brodmann 6, o córtex pré-motor, que desempenha um papel importante na orientação sensorial no curso da estabilização do corpo (veja a Figura 3b). Segundo a média dos primeiros 10 parábolas, análise NIRS revelou diminuição da concentração de hemoglobina oxigenada (HHB) de ambos os temas em hipergravidade bem como o aumento de hemoglobina oxigenada (O2Hb) na ausência de gravidade. Para a hemoglobina HHB em um assunto que nós encontramos uma tendência de aumento na fase hipergravidade antes de gravidade, bem como uma diminuição durante a fase de leveza e hipergravidade após gravidade. Neste O2Hb assunto estava de volta à linha de base 10-15 seg após a parábola. Em contraste sujeito 2 apresentou um ligeiro aumento com a diminuição da O2Hb na fase hipergravidade antes de ausência de gravidade, um aumento durante a leveza e uma diminuição durante hipergravidade após ausência de peso. Para este O2Hb assunto ficou para ser diminuído para cerca de 30 seg seguinte parábola (Figura 4a, b) A tarefa cognitiva resultou em pontuações de desempenho diminuiu para ambos os participantes na gravidade normal durante o vôo em comparação com uma sessão de pré-vôo. Apenas 2 sujeitos apresentaram um escore diminuiu em weightlessnes (Figura 5). <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. Seqüência de vôo parabólico. Ordem das tarefas e medidas durante o vôo, número de parábolas são indicados em cinza, números com apóstrofo indicar a duração das pausas maiores entre parábolas. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2a.jpg" alt="Figura 2a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 2a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2b.jpg" alt="Figura 2b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 2b"> Figura 2 ver Mapeamento de dois sujeitos sobre o prazo de 500 ms antes de ausência de peso (em hipergravidade) até 2500 ms na ausência de gravidade. Visão é de cima da cabeça; pequenos círculos indicam as posições do eletrodo, diminui a cor azul e amarelo para a cor vermelha aumenta de atividade electrocortical em micro Volt. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3a.jpg" alt="Figura 3a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 3a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3b.jpg" alt="Figura 3b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 3b"> Figura 3 Três vistas LORETA. (Top: a partir de cima, no canto inferior esquerdo: do lado esquerdo direito, inferior: na parte de trás) de dois temas sobre o calendário de 2000 até 2350 ms ms após o início da ausência de gravidade. Cor vermelha indica aumento da atividade cerebral. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4a.jpg" alt="Figura 4a" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 4a"> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4b.jpg" alt="Figura 4b" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 4b"> Figura 4 traços NIRS (vermelho: hemoglobina oxigenada, azul: hemoglobina desoxigenada, preto: nível de gravidade). Durante o período de uma parábola de 40 seg antes da parábola em gravidade normal (1G: área amarela), durante a fase hipergravidade primeiro (1,8 G: área azul), leveza (0G: área vermelha) ea fase hipergravidade segundo (1,8 g: área azul) até 40 segundos após a parábola. Nível de gravidade é exibido inversa (redução de traço significa aumento de gravidade a partir de 0 igual a gravidade normal (1G). Os dados apresentados são uma média mais de 10 parábolas. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig5.jpg" alt="Figura 5" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 5"> Figura 5. Pontuação de desempenho da tarefa cognitiva do participante 1 (azul de rastreamento) e 2 (vermelho trace) para a formação medições antes do vôo e de bordo na ausência de gravidade (0G) e da gravidade normal (1G).

<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>
<li>Ellis, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collisions+in+space%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Collisions in space.</a> , 4-9 (2000).</li>
<li>Genik, R. J. 2nd, Green, C. C., Graydon, F. X., Armstrong, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+avionics+and+watching+spaceflight+crews+think%3A+generation-after-next+research+tools+in+functional+neuroimaging.+Aviat+Space+Environ+Med+76%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Cognitive avionics and watching spaceflight crews think: generation-after-next research tools in functional neuroimaging. Aviat Space Environ Med 76.</a> , 208-212 (2005).</li>
<li>Schneider, S., Brummer, V., Carnahan, H., Dubrowski, A., Askew, C. D., Struder, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+happens+to+the+brain+in+weightlessness%3F+A+first+approach+by+EEG+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">What happens to the brain in weightlessness? A first approach by EEG tomography.</a> Neuroimage. 42, 1316-1323 (2008).</li>
<li>Schneider, S., Brummer, V., Mierau, A., Carnahan, H., Dubrowski, A., Strueder, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+brain+cortical+activity+during+parabolic+flights+has+no+influence+on+a+motor+tracking+task%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Increased brain cortical activity during parabolic flights has no influence on a motor tracking task.</a> Exp Brain Res. 185, 571-579 (2008).</li>
<li>Schneider, S., Brummer, V., Gobel, S., Carnahan, H., Dubrowski, A., Struder, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parabolic+flight+experience+is+related+to+increased+release+of+stress+hormones%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Parabolic flight experience is related to increased release of stress hormones.</a> Eur J Appl Physiol. 100, 301-308 (2007).</li>
</ol>

A produção deste artigo foi patrocinado por Produtos Brain, GmbH. Roland Csuhaj é um empregado de Produtos Brain, GmbH, que fabrica um instrumento utilizado neste artigo.

Devido à falta de métodos de imagens cerebrais em condições extremas, até agora os processos subjacentes neurofisiológica para prejuízo no desempenho cognitivo e estado mental não foram avaliadas. Neste trabalho, foram capazes de mostrar alterações na atividade cerebral cortical eo nível de oxigenação no decorrer de um voo parabólico e para localizar essas mudanças dentro do cérebro usando EEG combinado com LORETA e NIRS. Como esperado, encontramos um aumento na atividade electrocortical durante gravidade, que foi localizada em regiões frontais do cérebro (áreas de Brodmann 9 +6). Os resultados indicam que cerca de 2000 ms após a atividade cerebral de transição cortical é alterada principalmente em regiões frontais do cérebro. Pode-se supor que este aumento de atividade em área de Brodmann 6 e 9 reflete os mecanismos do cérebro detecção e processamento de condições de gravidade alterado, a fim de manter a estabilidade do corpo bem como a capacidade do motor em condições de gravidade alterado. Sobre alterações hemodinâmicas, NIRS revelou que o O2Hb frontal do cérebro diminui drasticamente na fase hipergravidade primeiro e aumenta na ausência de gravidade, enquanto que, HHB mostrou apenas mudanças moderadas. Consequentemente, este efeito não pode ser atribuída a uma mudança de volume de sangue apenas. Mais provavelmente, isso parece refletir uma espécie de auto-regulação cerebral, especialmente como o aumento da O2Hb ocorre muito antes da transição do 1,8 G para 0G (especialmente na figura 4). Em contraste O2Hb e HHB ambos diminuem na fase hipergravidade segundo. Os resultados da tarefa cognitiva indicam nenhum comprometimento claro durante a gravidade normal ou ausência de peso a bordo em comparação com uma sessão de pré-vôo. Com base nos resultados de dois sujeitos sem declaração clara é possível se os voos parabólicos ou ausência de peso, juntamente com seu aumento na atividade cerebral e nível de oxigenação ter uma influência no desempenho cognitivo. Estudos anteriores dão razão para acreditar que, neste contexto, o stress pode também desempenhar um papel (Schneider et al. 2007), no entanto, nenhuma alteração na concentração de cortisol podem ser obtidos por ambos os assuntos. Mais dados são necessários para validar esses resultados e para permitir correlação de mudanças na atividade cerebral cortical, alterações hemodinâmicas, bem como o desempenho cognitivo. Este trabalho pretende mostrar que o monitoramento de mudanças locais na atividade cerebral cortical e nível de oxigenação durante as diferentes fases de gravidade mudou é possível usando EEG em combinação com NIRS e Loreta. Estes resultados são um sucesso para a investigação espacial e permitirá apresentar mudanças complexas e locais de atividade cerebral cortical em hipergravidade ou leveza e correlacionando teste mental ou motora, com mudanças objetivas no cérebro. O próximo passo é aplicar este método durante as missões espaciais de longo prazo.

coerência entre a função cerebral cortical e desempenho neurocognitiva durante condições de gravidade mudou

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

Processos de estudos anteriores de cognitiva, mental e / ou motor durante a curto, ausência de peso médio e longo prazo foram apenas de natureza descritiva, e incidiu sobre os aspectos psicológicos. Até agora, a observação objetiva dos parâmetros neurofisiológicos não foi realizada - sem dúvida porque os meios técnicos e metodológicos não foram disponíveis -, as investigações sobre os efeitos neurofisiológicos da ausência de peso estão em sua infância (Schneider et al 2008).. Embora as técnicas de imagem, como tomografia por emissão de pósitrons (PET) e ressonância magnética (MRI) dificilmente seria aplicável no espaço, a não-invasivo espectroscopia no infravermelho próximo técnica (NIRS) representa um método de mapeamento de processos de hemodinâmica do cérebro em tempo real que seja relativamente barato e que pode ser utilizado mesmo em condições extremas. A combinação com a eletroencefalografia (EEG) abre a possibilidade de seguir os processos electrocortical sob mudanças nas condições de gravidade com uma resolução mais fina temporal, assim como com o mais profundo de localização, por exemplo, com electrotomography (LORETA). Estudos anteriores mostraram um aumento da atividade beta freqüência em condições de gravidade normal e uma diminuição em condições de gravidade durante um vôo parabólico (Schneider et al. 2008a + b). Tilt estudos revelaram mudanças diferentes na função cerebral, que permitem sugerir, que as mudanças no vôo parabólico pode refletir processos emocionais, em vez de alterações hemodinâmicas. No entanto, ainda não está claro se esses são os efeitos de gravidade alterado ou alterações hemodinâmicas dentro do cérebro. Combinando EEG / LORETA NIRS e deve, pela primeira vez tornar possível mapear o efeito de leveza e gravidade reduzida em ambos os processos hemodinâmicos e eletrofisiológicos no cérebro. Inicialmente, este deve ser feito como parte de um estudo de viabilidade, durante um voo parabólico. Depois, é também planejou usar ambas as técnicas durante o vôo espacial de médio e longo prazo. Pode-se supor que a redistribuição de longo prazo do volume de sangue eo aumento associado no fornecimento de oxigênio para o cérebro, levando a mudanças no sistema nervoso central que também são responsáveis ​​por processos anêmicos, e que por sua vez pode reduzir o desempenho (De Santo et al. 2005), o que significa que eles podem ser decisivos para o sucesso ea segurança de uma missão (Genik et al. 2005, Ellis 2000). Dependendo desses resultados, será necessário desenvolver e empregar contramedidas extensiva. Os resultados iniciais para o estudo MARS500 sugerem que, para além da sua importância no contexto dos sistemas cardiovascular e locomotor, desporto ea actividade física pode desempenhar um papel na melhora de parâmetros cognitivos. Antes que este pode ser plenamente estabelecida, no entanto, parece ser necessário para aprender mais sobre a influência das mudanças nas condições de gravidade sobre os processos neurofisiológicos e comprometimento neurocognitivos associados.

O efeito de leveza e hipergravidade em ambos os processos hemodinâmicos e eletrofisiológicos no cérebro vai ser seguido durante o vôo parabólico por técnicas de EEG e NIRS. Um estudo de viabilidade de um experimento mais complexo, que está prevista a realização de, durante o vôo espacial de médio e longo prazo.

Coerência entre a função cerebral cortical e Desempenho neurocognitiva durante condições de gravidade mudou

Estudos anteriores sobre processos cognitivos, mentais e/ou motores durante a ausência de gravidade de curto, médio e longo prazo foram apenas de natureza descritiva, e ...

Este procedimento aplica uma técnica combinada de registro de EEG e espectroscopia no infravermelho próximo para determinar até que ponto a diminuição do desempenho neurocognitivo na ausência de peso é devida aos efeitos primários de alterações hemodinâmicas e eletrocorticais ou a efeitos secundários relacionados ao estresse. Isso é realizado monitorando as alterações na atividade eletrocortical de participantes durante um voo parabólico, incluindo fases de microgravidade, microgravidade e gravidade normal. Alterações hemodinâmicas na região frontal do cérebro podem ser monitoradas em paralelo utilizando espectroscopia no infravermelho próximo ou nervos.As alterações na atividade cortical cerebral podem então ser localizadas utilizando tomografia eletromagnética. O passo final é correlacionar as alterações eletrocorticais e hemodinâmicas. Em última análise, os resultados mostram que as alterações hemodinâmicas decorrentes de condições de gravidade alteradas estão associadas a mudanças na função eletrocortical.A principal vantagem desta técnica em comparação com métodos existentes, como RNM ou PET, é que a eletrofotografia combinada com eletrotomografia e espectroscopia no infravermelho próximo é viável em ambientes extremos, como voos parabólicos ou voos espaciais com microgravidade, cargas limitadas e espaço restrito, permitindo medir e correlacionar alterações na atividade elétrica neural e nas mudanças hemodinâmicas no cérebro. Este método auxilia em responder perguntas fundamentais na área da neurofisiologia e pesquisa espacial, como as condições de gravidade alterada que levam a mudanças hemodinâmicas e corticais elétricas. Ajuda a identificar exatamente onde no cérebro essas alterações ocorrem e quais são as consequências dessas mudanças.Uma vez que tenhamos identificado os processos neurofisiológicos subjacentes, uma vez que tenhamos identificado o que acontece com a função cortical cerebral e com a hemodinâmica enquanto estamos no espaço, enquanto estamos em estado de ausência de peso, seremos capazes de desenvolver contramedidas específicas para melhorar a qualidade de vida, o sucesso da missão e a segurança da missão. Assim, este método pode fornecer informações sobre os mecanismos de funcionamento cerebral, ou também pode ser aplicado a outros sistemas, como comprometimentos neurológicos de pacientes neurológicos, ou à ideia fundamental de como o nosso cérebro funciona. Tivemos pela primeira vez a ideia para esta pesquisa quando soubemos sobre os prejuízos neurocognitivos relatados por astronautas que vivem no espaço.A demonstração visual deste método é fundamental porque é difícil aprender as etapas de análise, já que existem muitas formas de tratar e analisar os dados. Uma a duas horas antes do voo, os participantes são levados a uma sala no aeroporto para se prepararem para os experimentos. Primeiro, a circunferência da cabeça é medida e o couro cabeludo é limpo para que o capuz de EEG com os optossensores e receptor integrados possa ser colocado na cabeça do participante.O próximo passo é marcar as posições dos eletrodos FP um e FP dois. Primeiro, mede-se a distância entre a nasion e a inion, em seguida, a uma distância de um décimo do caminho entre a nasion e a inion. A partir da nasion, fazem-se duas marcas à esquerda e à direita da linha mediana, numa distância equivalente a um vigésimo da circunferência da cabeça.A tampa contém os eletrodos que serão fixados no couro cabeludo e garante a posição correta dos sensores. Escolhe-se uma touca de EEG apropriada para o tamanho da cabeça do participante. Em seguida, a touca é colocada.A cabeça do participante e sua posição são verificadas. O eletrodo CZ deve estar no vértice e os eletrodos FP1 e FP2, bem como os eletrodos O1 e O2, devem estar alinhados horizontalmente sobre as marcações; uma tira para o queixo é fixada para garantir que o capuz permaneça em posição simétrica e adequada. Em seguida, o eletrodo de frequência cardíaca é posicionado — para isso, pode-se usar um eletrodo de EEG — e o sensor é colocado no peito do participante.Agora a impedância dos eletrodos é minimizada e a condução do sinal é verificada. Cada eletrodo contém LEDs, que serão lidos quando a medição de impedância for iniciada. O cabelo é afastado da ponta do eletrodo com uma agulha de ponta romba, e gel é injetado entre a ponta do eletrodo e a superfície da pele, começando pelos eletrodos de referência e terra.À medida que o gel é injetado, a cor dos LEDs mudará conforme a impedância diminui, de modo que a cor inicial vermelha primeiro se tornará amarela e depois verde. Quando o valor-alvo de impedância for atingido em 25 quilohms, a atuação dos eletrodos proporcionará uma boa relação sinal-ruído em ou abaixo desse valor-alvo. Esse procedimento é repetido para todos os eletrodos do capuz.Uma vez que o capuz de eletrodos esteja preparado para ambos os participantes, são fornecidas instruções sobre os detalhes do voo parabólico e a programação experimental que será seguida. Uma visão esquemática das parábolas de zero a 30 e das tarefas a serem realizadas é apresentada aos participantes. Além disso, são revisadas as instruções verbais que detalham quando e como iniciar e interromper os testes.Por fim, os participantes são levados para o avião para a preparação do voo a bordo. Uma vez a bordo, os participantes são acomodados lado a lado na configuração experimental, e os cintos de segurança são afivelados de forma frouxa. Os cabos de EEG são conectados à caixa de controle dos eletrodos e a caixa de controle dos eletrodos é conectada ao amplificador.Em seguida, os OIDs dos nervos e o receptor são fixados no suporte de OID dentro do capuz de EEG. Neste momento, o módulo EEG NERS é iniciado. Este módulo controla a conectividade e a qualidade do sinal.Em seguida, os nervos e o software de EEG são iniciados e um espaço de trabalho para gravação é aberto. Os dados são carregados. Então, o nome do arquivo, a frequência de gravação e a montagem são inseridos.Se quaisquer sinais forem subótimos, os valores de impedância para EEG ou os valores de DAQ para os nervos são reajustados ou mais gel é injetado conforme necessário. Neste momento, inicia-se a gravação do sinal de EEG e do sinal nervoso, e as medições de estado de repouso de prem são coletadas.Os participantes não têm nenhuma tarefa neste momento, mas devem permanecer imóveis, relaxados e com os olhos fechados. A gravação é interrompida após três minutos. Após o período de descanso, os participantes realizarão um teste de linha de base da tarefa cognitiva chalkboard challenge.Por fim, todos os dispositivos são desligados e a caixa de controle dos eletrodos de EEG, bem como os optos da enfermeira e o receptor, são desconectados. Todos os equipamentos, incluindo a câmera e os iPhones, são guardados em um compartimento para a preparação da decolagem, na qual os experimentos em voo são iniciados. Uma vez que a aeronave atinge a altitude de cruzeiro, o primeiro passo é montar a câmera de vídeo no corrimão e, em seguida, iniciar a gravação de vídeo.Em seguida, os participantes são acomodados em seus assentos e os cintos de segurança são presos de forma frouxa. Os participantes devem permanecer sentados pelo menos da parábola zero até a 25. Os iPhones são fixados na coxa superior dos participantes com fita de velcro.Agora, a caixa de controle dos eletrodos de EEG é conectada e os nervos optos e o receptor são fixados no suporte opto da tampa. O módulo de EEG e nervos é iniciado e a qualidade do sinal nervoso de EEG é verificada mediante a checagem da impedância de EEG e dos valores de DAQ do NS. A gravação de repouso é realizada por três minutos.A primeira parábola, que é designada parábola zero, será usada para permitir que os participantes se adaptem ao procedimento e à mudança nas condições de gravidade. Em seguida, durante a parábola um até a dez, apenas o EEG de repouso é registrado enquanto os participantes permanecem sentados tranquilamente em seus assentos com os olhos fechados. A seguir, os participantes são preparados para as tarefas cognitivas que serão realizadas durante dois blocos de cinco parábolas.O registro é controlado pelo operador, que dá instruções aos participantes e também salva os resultados dos testes cognitivos e os tempos. Nesta tarefa de processamento cognitivo, o participante identifica qual lado de uma equação é maior do que o outro, com base na velocidade e na precisão do participante. A resposta é registrada pelo programa, e uma pontuação final alta é atribuída, dependendo da precisão, da velocidade e do nível mais alto que o participante alcançou durante a parábola 11 a 15.O participante um realizará esta tarefa em zero G e o participante dois em um G. Em seguida, durante as parábolas 16 a 20, o participante um realizará esta tarefa em um G e o participante dois em zero G ocasionalmente. As medições de repouso são registradas durante a sequência parabólica, bem como antes da primeira e após a última parábola. As últimas 10 parábolas podem ser utilizadas caso alguma medição ou experimento anterior precise ser repetido.Uma vez de volta ao solo, os participantes e o operador podem sair temporariamente do avião antes de retornar ao aparato experimental e preparar tudo para as medições pós-experimento. Neste momento, as medições de EEG em estado de repouso pela enfermeira são repetidas. Após a conclusão de todas as gravações e a remoção do capuz do participante, o experimento é finalizado utilizando tomografia eletromagnética cerebral de baixa resolução ou Loretta.É possível determinar alterações individuais na atividade cortical do cérebro frontal. Para o participante um, a alteração ocorrida 2000 milissegundos após o início da microgravidade foi localizada na área de Brodmann nove, que pertence ao córtex pré-frontal dorsolateral. Essa região desempenha um papel importante na integração de informações sensoriais e mnemônicas durante a organização e regulação do planejamento motor.Para o participante dois, essas alterações poderiam ser localizadas na área de Brodmann nove e também na área de Brodmann seis, o córtex pré-motor, conhecido por seu papel na regulação sensorial durante a estabilização corporal. Este próximo traçado mostra a espectroscopia no infravermelho próximo na região frontal do cérebro. A curva preta indica o nível de G.O fundo amarelo indica gravidade normal. O fundo azul indica hipercravidade e o fundo rosa indica microgravidade, conforme esperado. Há uma diminuição do sangue oxigenado, conforme mostrado pelo traçado vermelho na fase de microgravidade, seguida por um aumento do sangue oxigenado na fase de microgravidade.Resultados semelhantes são observados nesta figura de outro participante. Curiosamente, a quantidade de sangue desoxigenado, indicada pelo traçado azul, não apresentou um comportamento consistente na primeira fase de HyperV nem na fase de ausência de peso, mas em ambos os indivíduos houve uma diminuição na segunda fase de HyperV. Esta figura mostra a tarefa cognitiva para dois indivíduos em três pontos de medição durante o treinamento, que foi medida antes do voo em zero Gs, durante o voo em microgravidade e em um G, também medida durante o voo.Os escores diferem entre os indivíduos, indicando que os prejuízos neurocognitivos relatados anteriormente durante voos parabólicos são mais provavelmente devidos a reações individuais ao estresse. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como aplicar a técnica combinada de e, e, g e joelhos, bem como de como monitorar paralelamente a atividade eletrocortical e as alterações hemodinâmicas. Ao tentar realizar este procedimento, é importante verificar a qualidade do sinal e monitorar o comportamento dos indivíduos.Essas técnicas podem abrir caminho para pesquisadores interessados na função cortical cerebral e na exploração dos efeitos da microgravidade sobre a função cortical cerebral, e, uma vez identificados esses mecanismos, isso pode ajudar pacientes, astronautas e também pessoas normais.

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

Desenvolvimento de um sistema cérebro-máquina-interface eficaz (IMC) para a restauração e reabilitação da locomoção bípede requer decodificação precisa da intenção do usuário. Aqui apresentamos um protocolo experimental romance e técnica de coleta de dados para aquisição simultânea não-invasivo de atividade neural, a atividade muscular e cinemática do corpo inteiro durante várias tarefas e condições de locomoção.

Eletroencefalografia simultânea Scalp (EEG), eletromiografia (EMG), e gravação de inércia segmentar de corpo inteiro para Multi-modal Neural Decoding

Este vídeo apresenta um método de examinar as mudanças relacionadas à idade na conectividade funcional das redes de controle cognitivo envolvidas em tarefas/processos direcionados. A técnica é baseada na análise multivariada de dados de fMRI.

Um método para investigar diferenças relacionadas à idade na conectividade funcional of Cognitive Controle Networks associados à mudança Dimensional Card Sort Desempenho

Voo espacial diagnósticos de sangue precisa de inovação. Poucas manifestações foram publicados ilustrando em voo, tecnologia de diagnóstico de saúde de gravidade reduzida. Aqui apresentamos um método para a construção e operação de um equipamento de teste de vôo parabólico para um projeto protótipo point-of-care citometria de fluxo, com componentes e estratégias de preparação adaptáveis ​​a outras configurações.

De gravidade reduzida Manifestações ambiente de hardware de uma tecnologia de mistura de fluxo Cytometer e Companion microfluídicos Prototype Miniaturized

Há uma grande variabilidade no risco de um indivíduo por concussão e sua recuperação correspondente. A abordagem multifacetada para avaliação concussão está garantido; incluindo testes de linha de base dos atletas antes da participação no esporte e oportuna lesão post. O objetivo deste protocolo é o de proporcionar uma abordagem multifacetada que examinar concussões.

Uma abordagem neurocientífica para o Exame de abalos em alunos-atletas

A estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) sobre o cerebelo exerce um efeito remoto no córtex pré-frontal, que pode modular a cognição e o desempenho. Isso foi demonstrado usando duas tarefas de processamento de informações de complexidade variável, em que apenas o ETCC catódico melhorou o desempenho quando a tarefa era difícil, mas não fácil.

Modulando Cognition Usando Transcraniana direto Estimulação atual do cerebelo

A percepção da gravidade é comumente determinada pelo visual subjetivo vertical na posição vertical da cabeça vertical. A avaliação adicional nas inclinações da cabeça de ± 15° e ± 30° no plano de rolo garante maior teor de informação para a detecção de percepção graviceptiva prejudicada.

Avaliação da Percepção Graviceptiva Estática no Plano de Rolagem usando o Paradigma Vertical Visual Subjetivo

Neste artigo, descrevemos a configuração, o material e os procedimentos experimentais para avaliar os movimentos oculares reflexivos, a percepção de movimento e as tarefas cognitivas sob estimulação vestibular magnética, bem como a orientação anatômica dos órgãos vestibulares, em um tomógrafo de ressonância magnética de 7 Tesla (7T-MRT).

Mensuração da influência da estimulação vestibular magnética no nistagmo, autopercepção de movimento e desempenho cognitivo em um MRT 7T

Aqui, apresentamos uma tarefa nova, breve e ativa de navegação espacial que avalia tanto a navegação espacial quanto a capacidade de memória episódica. É importante ressaltar que a navegação espacial e a memória episódica foram associadas uma à outra, e essa tarefa demonstrou sensibilidade ao exercício.

Avaliação da Navegação Espacial Humana em um Espaço Virtual e sua Sensibilidade ao Exercício

A metodologia explorou as contribuições visuais e vestibulares para a estabilização do olhar durante as rotações optocinéticas e de corpo inteiro. As estimulações foram realizadas por meio de ensaios visuais, vestibulares e visuovestibulares. O ganho de movimento torcional dos olhos e as frequências do nistagmo serviram como indicadores para a retransmissão subcortical de informações de movimento sensoriais específicas em direção à resposta reflexiva do tronco encefálico para cada tentativa.

Usando o rastreamento ocular para avaliar a importância relativa da entrada visual e vestibular para o processamento de movimento subcortical no plano de rolagem

Usamos magneto-e eletroencefalografia (MEG / EEG), combinado com informações anatômicas capturado por ressonância magnética (MRI), para mapear a dinâmica da rede cortical associado à atenção auditiva.

Mapeamento Dynamics cortical MEG simultâneas / EEG e anatomicamente constrangido mínima norma-Estimativas: um exemplo Atenção Auditiva

Aprenda a monitorar atividade eletrocortical e mudanças hemodinâmicas cerebrais usando EEG e NIRS durante voos parabólicos. Este método ajuda pesquisadores a entender os efeitos da gravidade alterada na função cerebral e no desempenho neurocognitivo.

Coerência entre a função cerebral cortical e Desempenho neurocognitiva durante condições de gravidade mudou

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