脳の両方の血行動態と電気生理学的なプロセスで無重力と重力の効果は脳波とNIRSの技術によって放物線飛行の際に従うべきとしている。中期と長期の宇宙飛行中に行うことが計画されているより複雑な実験、のフィージビリティスタディ。
短期、中期および長期の無重力時の認知機能のこれまでの研究で、精神的および/またはモータのプロセスが唯一の自然の中で記述され、そして心理的側面に焦点を当てている。今までは、神経生理学的パラメータの客観的な観察 が行われていない-間違いなく、技術と方法論を意味するので、利用されていない- 、無重力の神経生理学的影響への調査は彼らの幼年時代(。シュナイダーら 2008)にあります。
このような陽電子放射断層撮影(PET)や磁気共鳴画像(MRI)などのイメージング技術は、空間にはほとんど適用されることですが、非侵襲的な近赤外分光法(NIRS)の手法は、リアルタイムで脳の血行動態のプロセスをマッピングする方法を示しそれは両方とも比較的安価であり、過酷な条件下で用いることができること。脳波(EEG)との組み合わせはelectrotomography(ロレタ)を使用してインスタンスのために、より細かい時間分解能でだけでなく、より深い局在と重力の条件を変更することでelectrocorticalプロセスを以下の可能性を開きます。
これまでの研究では、通常の重力条件下でβ周波数活性の上昇とパラボリックフライト中の無重力条件下で低下を示した(シュナイダーら。2008A + B)。傾斜の研究では、パラボリックフライトの変更はむしろ血行動態の変化よりも感情的なプロセスを反映するかもしれないこと、を示唆できるように脳機能の異なる変化を明らかにした。しかし、これらが変更さ重力や脳内の血行動態変化の影響であるかどうかはまだ不明である。ロレタ/ EEGとNIRS組み合わせることで初めてそれが可能と脳の両方の血行動態と電気生理学的プロセスに対する無重力と低重力の影響をマッピングするために行う必要があります。当初は、これは放物線飛行中にフィージビリティスタディの一環として行われることです。その後、それはまた、中期および長期の宇宙飛行中に両方の技術を使用するために計画されています。
それは、血液量の長期的な再配分と仮定することができると脳への酸素の供給に関連した増加はまた、貧血のプロセスを担当している中枢神経系の変化につながる、とのパフォーマンスを低下させるオンにすることができます(デサントら、2005)、これは、ミッション(Genik ら、2005、エリス2000年)の成功と安全にとって極めて重要であることを意味します。
これらの結果に応じて、それは大規模な対策を開発し、使用することが必要となるだろう。 MARS500試験の初期結果は、心血管や運動系、スポーツと身体活動の文脈におけるその重要性に加えて、神経認知パラメータを改善する役割を果たすことができる、ことを示唆している。これは完全に確立する前に、しかし、神経生理学的プロセスおよび関連する神経認知障害に重力状態の変化の影響についての詳細を学ぶために必要であると思われる。
これまでの極端な条件下では欠落している脳イメージング手法認知能力や精神状態に障害の基礎となる神経生理学的プロセスのために評価されていない。本稿では、パラボリックフライトの過程で脳皮質活動と酸素レベルの変化を表示することができたとロレタとNIRSと組み合わせて脳波を用いて脳内でこれらの変更をローカライズすることができます。予想通り、我々は、前頭葉の脳領域(ブロードマンエリア9 +6)に局在していた無重力中electrocortical活性の増加を、発見。結果は、遷移脳皮質活動の後、約2000ミリ秒は、主に前頭葉の脳領域に変更されることを示している。それは、ブロードマンの領域6,9におけるこの増加した活動は、重力変化の条件でボディの安定性だけでなく、運動能力を維持するために、変更した重力状態を検出し、処理する脳のメカニズムを反映していると想定される場合があります。
血行動態の変化については、放医研ではHHBは中等度の変化を示したのに対し、前頭葉の脳のO2Hbが劇的に、最初の過重力相と無重量の増加で減少することを明らかにした。したがって、この効果は、単に血液量の変化に起因することができます。可能性が高く、これはO2Hbの増加が1.8 Gから0G(特に図4の)への移行の前に長い発生、特にとして、脳自動調節の種類を反映するように思われる。コントラストO2HbとHHB第二重力の相の減少の両方で。
認知タスクの結果は、通常の重力やプリフライトのセッションに比べて機内無重力の間に明確な障害を示していない。 2つの主題は明確な文の結果に基づいてパラボリックフライトや脳の活動と酸素化レベルでの増加とともに無重力では認知能力に影響を与えるかどうかが可能です。以前の研究は、このコンテキストのストレスにも役割(シュナイダーら、2007)を果たすかもしれないことを信じる理由を与える、コルチゾール濃度にもかかわらず、何の変更は、両方の科目を得ることはできなかった。さらにデータは、これらの知見を検証するために、脳皮質活動の変化、血行動態の変化だけでなく、認知能力の相関関係を可能にするために必要とされる。
変更重力のさまざまな段階を通して地元の脳皮質活動の変化と酸素化レベルのその監視を示したものであり、このホワイトペーパーでは、NIRSとロレタと組み合わせて脳波使用することで可能になります。これらの結果は、宇宙研究のための成功であり、重力や無重力で脳皮質活動の複雑でローカルの変更を表示し、脳内の客観的変化と精神的またはモーターのテストを相関させるようになります。次のステップは、長期的な宇宙ミッションの間にこの方法を適用することです。
The authors have nothing to disclose.
我々は彼らの設備、専門知識と助けを提供するための脳の製品GmbH社に感謝いたします。この研究は経済学とドイツ宇宙機関(DLR)50WB0819から助成金を介して技術の連邦省によって資金を供給された。