El efecto de la ingravidez y hipergravedad en ambos procesos hemodinámicos y electrofisiológicos en el cerebro se va a seguir durante el vuelo parabólico con técnicas de EEG y NIRS. Un estudio de viabilidad de un experimento más complejo, que está previsto llevar a cabo durante el vuelo espacial a medio y largo plazo.
Los procesos de estudios previos de habilidades cognitivas, mentales y / o del motor durante la corta, la ingravidez de mediano y largo plazo, sólo han sido de carácter descriptivo, y se centró en los aspectos psicológicos. Hasta ahora, la observación objetiva de los parámetros neurofisiológicos no se ha llevado a cabo -, sin duda, porque los medios técnicos y metodológicos que no han estado disponibles -, las investigaciones sobre los efectos neurofisiológicos de la ingravidez en su infancia (Schneider et al 2008)..
Aunque las técnicas de imagen como la tomografía por emisión de positrones (PET) y resonancia magnética (MRI) no sería aplicable en el espacio, y no-invasivas espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) técnica representa un método de mapeo de los procesos de hemodinámica en el cerebro en tiempo real que es a la vez relativamente barato y que se pueden utilizar incluso en condiciones extremas. La combinación con la electroencefalografía (EEG) se abre la posibilidad de seguir los procesos electrocortical bajo condiciones cambiantes de gravedad con una resolución más fina temporal, así como con la localización más profunda, por ejemplo, con electrotomography (Loreta).
Estudios anteriores mostraron un aumento de la frecuencia de la actividad beta en condiciones de gravedad normal y una disminución en condiciones de ingravidez durante un vuelo parabólico (Schneider et al. 2008a + b). Los estudios revelaron cambios de inclinación diferente en función del cerebro, que permiten sugerir que los cambios en vuelo parabólico podría reflejar procesos emocionales en vez de los cambios hemodinámicos. Sin embargo, todavía no está claro si estos efectos son de gravedad cambia o cambios hemodinámicos en el cerebro. La combinación de EEG / NIRS Loreta y debe, por primera vez hacen posible el mapa del efecto de la ingravidez y gravedad reducida en ambos procesos hemodinámicos y electrofisiológicos en el cerebro. Inicialmente, esto se debe hacer como parte de un estudio de factibilidad durante un vuelo parabólico. Después, también está previsto utilizar ambas técnicas durante el vuelo espacial a medio y largo plazo.
Se puede suponer que la redistribución a largo plazo del volumen de sangre y el consiguiente aumento en el suministro de oxígeno al cerebro dará lugar a cambios en el sistema nervioso central, que también son responsables de los procesos anémicos, y que a su vez puede reducir el rendimiento (De Santo et al. 2005), lo que significa que podría ser crucial para el éxito y la seguridad de una misión (Genik et al. 2005, Ellis 2000).
Dependiendo de estos resultados, será necesario para desarrollar y emplear medidas amplias. Los resultados iniciales del estudio MARS500 sugieren que, además de su importancia en el contexto de los sistemas cardiovascular y locomotor, el deporte y la actividad física puede desempeñar un papel en la mejora de los parámetros neurocognitivos. Antes de que esto puede ser totalmente establecido, sin embargo, parece necesario para aprender más sobre la influencia de los cambios en las condiciones de gravedad en los procesos neurofisiológicos y deterioro neurocognitivo asociado.
Debido a la falta de imágenes del cerebro métodos en condiciones extremas hasta ahora los procesos neurofisiológicos subyacentes del deterioro en el rendimiento cognitivo y el estado mental no han sido evaluadas. En este trabajo hemos sido capaces de mostrar los cambios en la actividad cerebral cortical y el nivel de oxigenación en el curso de un vuelo parabólico y la localización de estos cambios en el cerebro con EEG combinado con Loreta y NIRS. Como era de esperar, se encontró un aumento en la actividad electrocortical en ingravidez, que fue localizado en las regiones frontales del cerebro (las áreas de Brodmann 9 6). Los resultados indican que aproximadamente 2000 ms después de la actividad cerebral cortical transición se altera sobre todo en las regiones frontales del cerebro. Se podría suponer que este aumento de la actividad en el área de Brodmann 6 y 9 refleja los mecanismos del cerebro para detectar y procesar las nuevas condiciones de la gravedad para mantener la estabilidad del cuerpo, así como la capacidad del motor en condiciones de gravedad alterada.
En cuanto a los cambios hemodinámicos, NIRS reveló que el O2Hb de la región frontal del cerebro disminuye en gran medida en la fase de hipergravedad primero y el aumento de la ingravidez, mientras que, HHb mostró sólo cambios moderados. En consecuencia, este efecto no puede ser atribuido a un cambio de volumen de sangre únicamente. Más probable es que esto parece reflejar una especie de autorregulación cerebral, especialmente en el aumento de la O2Hb ocurre mucho antes de la transición de 1,8 G a 0G (especialmente en la figura 4). Por el contrario O2Hb y HHB tanto disminución de la fase de hipergravedad segundo.
Los resultados de la tarea cognitiva indican que no hay un claro deterioro en la gravedad normal o la ingravidez en vuelo en comparación con una sesión previa al vuelo. Basándose en los resultados de dos sujetos no declaración clara es posible si los vuelos parabólicos o gravedad junto con el aumento en la actividad cerebral y el nivel de oxigenación tienen una influencia en el rendimiento cognitivo. Estudios anteriores dan motivos para creer que en este contexto, el estrés también podría desempeñar un papel (Schneider et al. 2007), sin embargo, no hay cambios en la concentración de cortisol podrían ser obtenidos por las distintas asignaturas. Se necesitan más datos para validar estos resultados y permitir la correlación de los cambios en la actividad cerebral cortical, alteraciones hemodinámicas, así como el rendimiento cognitivo.
Este trabajo pretende demostrar que el seguimiento de los cambios locales en la actividad cerebral cortical y el nivel de oxigenación a través de las diferentes fases de gravedad cambia es posible mediante el uso de EEG en combinación con NIRS y Loreta. Estos resultados son un éxito para la investigación espacial y permitirá mostrar los cambios complejos y locales de la actividad cerebral cortical en hipergravedad o la ingravidez y la correlación test mental o de motor con cambios objetivos en el cerebro. El siguiente paso es aplicar este método durante las misiones espaciales de larga duración.
The authors have nothing to disclose.
Nos gustaría dar las gracias al cerebro Products GmbH para proporcionar a sus equipos, experiencia y ayuda. Este estudio fue financiado por el Ministerio Federal de Economía y Tecnología a través de una donación de la Agencia Espacial Alemana (DLR) 50WB0819.