Связность в состоянии покоя и нейровизуализация активности префронтальной коры во время практики асан йоги с блочным дизайном с использованием fNIRS

В этом исследовании используется fNIRS для изучения того, можно ли измерить активность мозга во время четырех распространенных асан йоги, с целью понять неврологическое воздействие йоги на префронтальную кору. Это исследование устраняет пробел в понимании того, как асаны йоги влияют на активность мозга с помощью мобильной нейронной визуализации для измерения функции мозга во время движения, что ранее было ограниченной областью исследований. fNIRS имеет ключевое преимущество, позволяя измерять активность мозга во время движения и в естественных условиях, в отличие от фМРТ, ЭЭГ, которые ограничены статичной, контролируемой средой.

Наша лаборатория будет разрабатывать методологии fNIRS для измерения когнитивной нагрузки и результатов лечения в различных реальных контекстах, включая терапию дислексии, вмешательства при депрессии на основе йоги, медицинское обучение и производственные сборочные задачи.

[Рассказчик] Для начала используйте портативное устройство fNIRS для сбора данных. Расположите источники света и детекторы в держателях колпачков в соответствии с двусторонним расположением префронтальной коры, предоставленным производителем. Поддерживайте расстояние между детекторами источника 3,0 см для оптимального обнаружения коркового сигнала. Включите два коротких разделительных канала, расположенных на расстоянии 1,0 сантиметра друг от друга, чтобы изолировать корковые гемодинамические реакции путем регрессии поверхностных сигналов, таких как кровоток кожи головы. Затем выберите четыре основополагающие позы хатха-йоги для использования в исследовании, которые составляют ядро Сурья Намаскар, поскольку они широко практикуются и позволяют оценить инверсии и разгибания спины. Разработайте экспериментальную презентацию в формате PowerPoint с визуальным и звуковым руководством для участников. Убедитесь, что на каждом слайде отображается фотография и название одной позы на испанском языке с санскритским названием в скобках. Циклически перебирайте позы B, C и D каждые 30 секунд в случайном порядке во время презентации, одновременно выкрикивая вслух названия поз. Случайным образом чередуйте базовую позу между активными позами, чтобы сбалансировать последовательность и уменьшить эффект от практики или проживания. Для управления данными и обеспечения согласованности стандартизируйте все визуальные материалы, настроив разрешение изображений и стиль текста, а также пометьте каждый из них испанскими и санскритскими названиями. Перед началом работы убедитесь, что каждый участник может четко видеть экран презентации. Затем введите активную и исходную позы, описав их визуальные характеристики и выравнивание. Подготовьте экспериментальное пространство, разместив перед участником коврик для йоги, настенную веревочную систему и видимый экран для презентаций. Убедитесь, что экран читается без блокировки движения. Теперь откалибруйте систему fNIRS, проверив батарею, функциональность и совместимость программного обеспечения. Расположите оптоды на коже головы участника в соответствии с международной системой 10-20 и отрегулируйте форму головы и густоту волос. Подключите колпачок fNIRS к программному обеспечению для сбора данных с помощью Bluetooth для мониторинга получения сигнала в режиме реального времени как до и после отдыха, так и во время практики асан йоги. Используйте интерфейс системы для проверки параметров качества сигнала, таких как отношение сигнал/шум и индекс связи скальпа. Когда участник сядет, убедитесь, что его ступни ровные, руки на коленях и спина с опорой. Прежде чем начать, спросите, комфортно ли им. Затем закрепите кепку оптода ремнем для подбородка и используйте бамбуковую палочку для разделения волос для прямого контакта с кожей головы. Закрепив колпачок и сидя на месте, попросите его расслабиться с закрытыми глазами, чтобы начать измерение состояния покоя перед асаной в течение шести минут. Собирайте данные fNIRS с частотой 25 герц в течение этого времени. Используйте программное обеспечение для сбора данных для оценки качества сигнала с помощью модуля сбора данных. Чтобы обеспечить минимальное движение, проинструктируйте участников не двигать бровями и не прикасаться к лицу, а также избегать засыпания в состоянии покоя. После этого спросите участников, не заснули ли они случайно, чтобы проверить точность данных. Как только первое состояние покоя будет завершено, снимите стул. Попросите участников встать, убедившись, что сигнал остается стабильным. Проинструктируйте их следовать заранее запрограммированной презентации, которая автоматически повторяется в соответствии с сигналами осанки. Предоставляйте устные инструкции во время презентации. Вручную записывайте маркеры осанки, помеченные A, B, C и D, с помощью функции аннотации событий в программном обеспечении для сбора данных, чтобы отмечать временные метки каждого перехода для анализа данных. После активного сеанса убедитесь, что все маркеры позы были правильно сопоставлены с соответствующими переходами между слайдами, чтобы обеспечить точную маркировку данных. Когда колпачок все еще закреплен и качество сигнала подтверждено, попросите участников снова сесть. Затем начните измерение состояния покоя после асаны с закрытыми глазами в течение шести минут. Подождите от двух до пяти минут после выполнения асаны, чтобы убедиться в калибровке системы и четких сигналах, прежде чем начинать измерение после отдыха. Напомните участникам о необходимости избегать движения и бодрствовать, как и в предыдущий период отдыха, а затем начните измерение после отдыха. Предварительный анализ активных каналов выявил значительные различия между контрольной позой А и позами В и С. Поза В вызвала значительно большую реакцию оксигенированного гемоглобина по сравнению с исходной позой А по всем измеряемым каналам. Поза С также привела к значительному повышению реакции HBO по сравнению с исходной позой А. Значительное увеличение активности префронтальной коры наблюдалось во всех трех активных позах йоги по сравнению с исходной позой, причем активность особенно ярко проявлялась в правом полушарии. Поза В индуцировала наибольшую нейронную активацию в правой нижней и медиальной префронтальной коре. Поза С приводила к двусторонней активации префронтальной коры. В позе D наблюдался только один значимый канал с умеренным повышением концентрации оксигенированного гемоглобина, что свидетельствует о наименьшем влиянии на активность префронтальной коры среди всех трех позиций. Анализ функциональной связности в состоянии покоя показал снижение связности в основном в левой медиальной префронтальной коре после практики асан йоги, которая является областью, связанной с сетью режима по умолчанию.