大脑中的血流动力学和电生理过程,失重和超重的影响将是脑电图和近红外光谱技术的抛物线飞行期间。一个更复杂的实验,这是有计划地进行中期和长期的太空飞行期间的可行性研究。
以往的研究,认知心理和/或电机在短期,中期和长期的失重过程只有描述性,并侧重于心理方面。到现在为止,还没有进行客观的观察神经电生理参数-的技术和方法手段,无疑是因为还没有着落-失重的神经生理影响的调查是在萌芽阶段(施耐德等 2008 )。
虽然成像技术,如正电子发射断层扫描(PET)和磁共振成像(MRI)将在太空中难以适用,非侵入性的近红外光谱(NIRS)技术代表了实时映射在大脑中的血流动力学过程的方法都相对便宜,即使在极端条件下,可聘用。脑电图(EEG)的结合,开辟了按照不断变化的更精细的时间分辨率以及重力条件下进行了深入的本地化electrocortical的进程实例electrotomography(LORETA),的可能性。
以往的研究表明,正常重力条件下的β频率活动的增加和一个抛物线飞行期间失重条件下减少(施耐德等。2008A + B )。倾斜的研究揭示脑功能的不同而变化,我们建议,在抛物线飞行中的变化可能反映情感过程,而不是血流动力学变化。不过,目前还不清楚这些是否改变重力或大脑内的血流动力学变化的影响。脑电图/ LORETA和近红外光谱相结合,要为第一次,它可以映射失重和低重力的大脑中的血流动力学和电生理过程的影响。最初,这是一个抛物线飞行期间完成可行性研究的一部分。之后,它也计划在中期和长期的太空飞行中使用这两种技术。
可以设想,长期的氧气供应到大脑的血容量和相应增加的再分配,会导致中枢神经系统的变化,也负责贫血过程,可以依次降低性能(德圣等,2005),这意味着他们可以为一个使命(Genik 等人,2005年,埃利斯2000年)的成功和安全的关键。
根据这些结果,就必须发展和聘请广泛的对策。火星500计划研究的初步结果表明,除了其在心血管和运动系统,运动和体力活动的背景下的意义,可以起到改善神经损伤的参数的一部分。在此之前可以完全建立起来,但是,似乎有必要了解更多的改变对神经生理过程和相关的神经认知功能损害的严重性条件的影响。
由于缺少极端条件下的脑成像方法,到目前为止,底层的神经生理过程的认知能力和心理状态减值尚未评估。在本文中,我们能显示在大脑皮质活动的变化和一个抛物线飞行过程中的氧水平和本地化大脑内的这些变化使用脑电图结合LORETA和近红外光谱。正如预期的那样,我们发现在失重electrocortical活动的增加,这是正面的大脑区域(布罗德曼地区9 6)本地化的。结果表明,过渡后大脑皮质活动的大约2000名多发性硬化症是在正面的大脑区域主要修改。这可能是假设布罗德曼面积6和9的活性增加,这反映了大脑的检测和处理,以保持身体的稳定,以及电机在重力条件下改变的能力改变重力条件下的机制。
对于血流动力学变化,近红外光谱分析显示,额叶脑O2Hb显着降低,在第一阶段超重和失重增加,但是,HHB显示,只有适度的变化。因此这种影响不能归因于血容量完全转变。更有可能的是,这似乎反映了一种脑血管自动调节功能,尤其是在发生O2Hb增加很久以前从1.8克到0G(尤其是在图4)过渡。相比之下O2Hb和HHB双方在第二超重阶段的减少。
认知任务的结果表明:在正常重力或失重飞行中预检会议相比没有明显的障碍。基于两个科目的结果没有明确的说法是可能的抛物线飞行,失重状态,其大脑活动的增加和氧合水平是否有认知能力的影响。早先的研究使人们有理由相信,在这方面的压力也可能发挥的作用(Schneider 等人,2007年),但没有皮质醇浓度的变化可以得到这两个问题。需要进一步的数据来验证这些结果,并允许在大脑皮质活动的变化,血流动力学变化,以及认知能力的相关性。
本文旨在表明,在脑皮层的活动和血氧水平的变化,整个改变重力的不同阶段的监测是通过脑电图结合近红外光谱和LORETA。这些结果为空间研究的成功,将使复杂的脑皮层的活动和当地的变化显示,超重或失重,与大脑中的客观变化和关联精神或电机测试。下一步是这种方法适用于在长期的空间飞行任务。
The authors have nothing to disclose.
我们想感谢脑产品有限责任公司提供的设备,专门知识和帮助。这项研究是由联邦经济和技术从德国航天局(DLR)50WB0819授予通过部。