लोकस Coeruleus में छात्र से जुड़े परिवर्तनों का आकलन-मध्यस्थता उत्तेजना Trigeminal उत्तेजना द्वारा प्राप्त

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Neuroscience

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Summary

यह सत्यापित करने के लिए कि क्या संज्ञानात्मक प्रदर्शन पर त्रिरत्नीय प्रभावों में लोकस कॉरूलस गतिविधि शामिल है, दो प्रोटोकॉल प्रस्तुत किए जाते हैं जिनका उद्देश्य चबाने से प्रेरित प्रदर्शन और कार्य-संबंधित छात्र आकार परिवर्तनों के बीच संभावित सहसंबंधों का मूल्यांकन करना है। इन प्रोटोकॉलों को उन स्थितियों पर लागू किया जा सकता है जिनमें लोकस कोरूलस योगदान की आशंका है।

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Fantozzi, M. P. T., Banfi, T., De Cicco, V., Barresi, M., Cataldo, E., De Cicco, D., Bruschini, L., d'Ascanio, P., Ciuti, G., Faraguna, U., Manzoni, D. Assessing Pupil-linked Changes in Locus Coeruleus-mediated Arousal Elicited by Trigeminal Stimulation. J. Vis. Exp. (153), e59970, doi:10.3791/59970 (2019).

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Abstract

वर्तमान वैज्ञानिक साहित्य इस बात का सबूत प्रदान करता है कि चबाने से जुड़ी ट्राइजेमिनल सेंसरीमोटर गतिविधि उत्तेजना, ध्यान और संज्ञानात्मक प्रदर्शन को प्रभावित कर सकती है। ये प्रभाव आरोही रेटिवकुलर सक्रियप्रणाली (एआरएएस) के लिए ट्राइजेमिनल सिस्टम के व्यापक कनेक्शन के कारण हो सकते हैं, जिसके लिए लोकस कोएरूलस (एलसी) के नोड्रेनेर्गिक न्यूरॉन्स हैं। एलसी न्यूरॉन्स पूरे मस्तिष्क के लिए अनुमानहोते हैं, और यह ज्ञात है कि उनके निर्वहन सह छात्र आकार के साथ बदलता है । काम से संबंधित mydriasis प्राप्त करने के लिए एलसी सक्रियण आवश्यक है। यदि संज्ञानात्मक प्रदर्शन पर चबाने वाले प्रभाव एलसी द्वारा मध्यस्थता कर रहे हैं, तो यह उम्मीद करना उचित है कि संज्ञानात्मक प्रदर्शन में परिवर्तन कार्य-संबंधित mydriasis में परिवर्तन से सहसंबद्ध हैं। इस परिकल्पना और दस्तावेज़ को सत्यापित करने के लिए यहां दो उपन्यास प्रोटोकॉल प्रस्तुत किए गए हैं कि चबाने वाले प्रभाव विशिष्ट मोटर सक्रियण के कारण नहीं हैं। दोनों प्रोटोकॉल में, प्रदर्शन और विशिष्ट कार्यों के दौरान मनाया छात्र आकार परिवर्तन से पहले दर्ज कर रहे हैं, जल्द ही बाद, और आधे घंटे के बाद या तो 2 मिन अवधि के बाद: एक) कोई गतिविधि, ख) लयबद्ध, द्विपक्षीय handgrip, सी) नरम गोली के द्विपक्षीय चबाने, और डी) कठोर गोली का द्विपक्षीय चबाना। पहला प्रोटोकॉल संख्यात्मक मैट्रिस के भीतर प्रदर्शित लक्ष्य संख्या खोलना में प्रदर्शन के स्तर को मापता है। चूंकि पुतली आकार रिकॉर्डिंग एक उपयुक्त पुतली द्वारा दर्ज की जाती है जो लगातार रोशनी के स्तर को सुनिश्चित करने के लिए दृष्टि में बाधा डालती है, इसलिए एक हैप्टिक कार्य के दौरान कार्य-संबंधित माइड्रिएसिस का मूल्यांकन किया जाता है। इस प्रोटोकॉल के परिणामों से पता चलता है कि 1) प्रदर्शन और कार्य से संबंधित mydriasis में चबाने-प्रेरित परिवर्तन सहसंबद्ध हैं और 2) न तो प्रदर्शन और न ही mydriasis हैंडग्रिप द्वारा बढ़ाया जाता है । दूसरे प्रोटोकॉल में, एक पहनने योग्य पुतली का उपयोग एक ही कार्य के दौरान छात्र आकार परिवर्तन और प्रदर्शन की माप की अनुमति देता है, इस प्रकार संज्ञानात्मक गतिविधि पर त्रिरत्नीय प्रभावों में एलसी भागीदारी के बारे में और भी मजबूत सबूत प्राप्त करने की अनुमति देता है। दोनों प्रोटोकॉल पीसा विश्वविद्यालय में एआरएएस के खोजकर्ता प्रो जूसेपे मोरुज्जी के ऐतिहासिक कार्यालय में चलाए गए हैं ।

Introduction

मनुष्यों में, यह ज्ञात है कि चबाने से संज्ञानात्मक प्रसंस्करण1,2 तेज हो जाता है और उत्तेजना3,4,ध्यान5,सीखने और स्मृति6,7में सुधार होता है। ये प्रभाव कॉर्टिकल घटना से संबंधित क्षमता8 की विलंबता को छोटा करने और कई कॉर्टिकल और उपकॉर्टिकल संरचनाओं2,9के परफ्यूजन में वृद्धि से जुड़े हैं।

कपाल नसों के भीतर, कॉर्टिकल डिसिंक्रोनाइजेशन और उत्तेजना को बनाए रखने वाली सबसे प्रासंगिक जानकारी ट्राइजेमिनल फाइबर10द्वारा की जाती है, जो आरोही रेटिकुलर एक्टिविंग सिस्टम (एआरएएस)11के मजबूत त्रिजेमिनल कनेक्शन के कारण होती है। एआरएएस संरचनाओं में, लोकस कोनियमस (एलसी) को त्रिजेमिनल इनपुट11 प्राप्त होते हैं और उत्तेजना12,13को मिलाते हैं, और इसकी गतिविधि पुतली आकार14,15,16,17,18के साथ होती है। हालांकि एलसी आराम गतिविधि और संज्ञानात्मक प्रदर्शन के बीच संबंध जटिल है, एलसी गतिविधि के कार्य से संबंधित वृद्धि उत्तेजना से जुड़े19 छात्र mydriasis20 और बढ़ाया संज्ञानात्मक प्रदर्शन21की ओर जाता है । एलसी गतिविधि और पुतली के आकार के बीच विश्वसनीय सहभिन्नता है, और बाद में वर्तमान में केंद्रीय नोराड्रेनेज गतिविधि22,23,24,25,26का प्रॉक्सी माना जाता है।

संवेदी त्रिजेमिनल शाखाओं की असममित सक्रियता छात्र विषमताओं (एनीसोकोरिया)27,28को प्रेरित करती है, जो ट्राइजेमिनो-कोनियमर कनेक्शन की ताकत की पुष्टि करती है। यदि एलसी संज्ञानात्मक प्रदर्शन पर चबाने के उत्तेजक प्रभावों में भाग लेता है, तो यह समानांतर कार्य से संबंधित मायड्रिसिस को प्रभावित कर सकता है, जो किसी कार्य के दौरान एलसी चरणबद्ध सक्रियण का संकेतक है। यह प्रदर्शन को भी प्रभावित कर सकता है, इसलिए प्रदर्शन और mydriasis में चबाने-प्रेरित परिवर्तनों के बीच एक सहसंबंध की उम्मीद की जा सकती है। इसके अलावा, यदि त्रिरत्नीय प्रभाव विशिष्ट हैं, तो चबाने वाले प्रभाव एक और लयबद्ध मोटर कार्य द्वारा प्राप्त किए गए लोगों की तुलना में बड़े होने चाहिए। इन परिकल्पनाओं का परीक्षण करने के लिए, दो प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किए जाते हैं। वे संज्ञानात्मक प्रदर्शन और छात्र आकार के संयुक्त माप पर आधारित हैं, पहले और चबाने गतिविधि की एक छोटी अवधि के बाद प्रदर्शन किया । ये प्रोटोकॉल गैर-लक्षित संख्याओं के साथ-साथ संख्यात्मक चौकस मैट्रिस29में प्रदर्शित लक्ष्य संख्याओं को खोजने में शामिल परीक्षण का उपयोग करते हैं। यह परीक्षण चौकस और संज्ञानात्मक प्रदर्शन की पुष्टि करता है।

इन प्रोटोकॉल का समग्र लक्ष्य यह स्पष्ट करना है कि त्रिजेमिनल उत्तेजना संज्ञानात्मक प्रदर्शन में विशिष्ट परिवर्तन प्राप्त करती है, जिसे विशेष रूप से मोटर कमांड की पीढ़ी के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है और एलसी-मध्यस्थता में छात्र-से जुड़े परिवर्तनों से संबंधित हैं Arousal. प्रोटोकॉल के अनुप्रयोग सभी व्यवहार स्थितियों तक विस्तारित होते हैं जिनमें प्रदर्शन को मापा जा सकता है और एलसी की भागीदारी संदिग्ध होती है।

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Protocol

सभी कदम पीसा विश्वविद्यालय की नैतिक समिति के दिशा-निर्देशों का पालन करते हैं ।

1. प्रतिभागी भर्ती

  1. अध्ययन के विशिष्ट लक्ष्य (यानी, सामान्य विषयों और/या रोगियों, पुरुषों और/या महिलाओं, युवा लोगों और/या बड़ों) के अनुसार एक विषय जनसंख्या की भर्ती करें ।

2. सामग्री तैयार करना

  1. एक नरम गोली तैयार करें; व्यावसायिक रूप से उपलब्ध च्यूइंग गम(सामग्री की तालिका;प्रारंभिक कठोरता = 20 शोर ऊ) का उपयोग करें।
  2. एक कठिन गोली तैयार करें; सिलिकॉन रबर छर्रों(सामग्री की तालिका;निरंतर कठोरता = 60 शोर ऊ)30का उपयोग करें।
  3. हैंडग्रिप टास्क के लिए एंटी स्ट्रेस बॉल तैयार करें। एक पॉलीयूरेथेन फोम से बनी गेंद(सामग्री की तालिका;निरंतर कठोरता = 30 शोर ऊ)30का उपयोग करें।
  4. हैप्टिक कार्य करने के लिए एक टैंग्राम पहेली(सामग्री की तालिका;टुकड़ों की संख्या = सात) तैयार करें।

3. प्रयोग का फ्लोचार्ट

  1. प्रोटोकॉल का फ्लोचार्ट 1
    1. संज्ञानात्मक (मैट्रिस) परीक्षण (टी0, नियंत्रण) में बेसलाइन प्रदर्शन (अनुभाग 4.1 देखें) का मूल्यांकन करें।
    2. छात्र आकार का मूल्यांकन करें (धारा 4.2 देखें) आराम से (विषय से अनुरोध की गई कोई गतिविधि नहीं) (टी0, नियंत्रण)।
    3. टैंग्राम (T0, नियंत्रण) के आधार पर एक हैप्टिक कार्य के दौरान पुतली आकार का मूल्यांकन करें।
      1. पहेली से टुकड़ों में से एक निकालें और विषय के हाथ में जगह है।
      2. पहेली को देखे बिना, टुकड़े को पहेली में वापस रखने के लिए विषय से पूछें।
    4. चरण 3.1.4.1-3.1.4.4 के अनुसार, प्रत्येक विषय को 2 मिन के लिए तीन विशिष्ट गतिविधियों को करने या 2 मिन के लिए आराम करने के लिए कहें। विषयों को अलग-अलग दिनों (सत्रों के बीच 2-3 दिन) पर होने वाले अलग-अलग सत्रों में इन गतिविधियों को करने के लिए कहें।
      1. विषय से पूछो 2 मिन के लिए एक स्वयं प्रशासित नरम गोली चबाना, उसे दे/उसे अनायास चबाने की दर और मुंह जिस पर चबाने के लिए पक्ष का चयन करें । चबाने के 1 मिन के बाद, उसे चबाने की ओर (और गोली) बदलने के लिए कहें।
      2. 2 मिन के लिए एक स्व-प्रशासित हार्ड पैलेट चबाने के लिए विषय से पूछें। 1 मिन के बाद, उसे चबाने की ओर बदलने के लिए कहें (लेकिन गोली नहीं)।
      3. दर पर 2 मिन के लिए और उनके चुनने के हाथ पर एक विरोधी तनाव गेंद (handgrip व्यायाम) के एक लयबद्ध फैलाएंगे प्रदर्शन करने के लिए विषय से पूछो । 1 मिन के बाद, विषय को हाथ स्विच करने के लिए कहें।
      4. 2 मिन के लिए आराम (कोई गतिविधि नहीं) के लिए विषय से पूछो ।
    5. प्रत्येक चरण (3.1.4.1-3.1.4.4) के अंत के ठीक बाद, मैट्रिस परीक्षण और छात्र आकार में प्रदर्शन का मूल्यांकन आराम से और हैप्टिक टास्क (T7) के दौरान।
      नोट: शब्द "आराम पर" का मतलब है कि छात्र आकार माप के दौरान विषय आराम है । "हैप्टिक टास्क के दौरान" शब्द का मतलब है कि पुतली आकार मापन के दौरान विषय टैंग्राम के आधार पर कार्य कर रहा है।
    6. प्रत्येक चरण के अंत के बाद तीस मिनट (3.1.4.1-3.1.4.4.4), आराम से प्रदर्शन और छात्र आकार का मूल्यांकन और हैप्टिक टास्क (T37) के दौरान।
  2. प्रोटोकॉल का फ्लोचार्ट 2
    1. छात्र आकार का मूल्यांकन करते हुए विषय आराम कर रहा है (T0, नियंत्रण; धारा ४.३ देखें) ।
    2. एक साथ छात्र आकार (T0, नियंत्रण) का परीक्षण करते समय संज्ञानात्मक (मैट्रिस) परीक्षण में बेसलाइन प्रदर्शन का मूल्यांकन करें।
    3. चरण 3.2.3.1-3.2.3.3.4 के अनुसार, प्रत्येक विषय को 2 मिन के लिए तीन विशिष्ट गतिविधियों को करने या 2 मिन के लिए आराम करने के लिए कहें। विषयों को अलग-अलग दिनों (सत्रों के बीच 2-3 दिन) पर होने वाले अलग-अलग सत्रों में इन गतिविधियों को करने के लिए कहें।
      1. विषय से पूछो 2 मिन के लिए एक स्वयं प्रशासित नरम गोली चबाना, उसे दे/उसे अनायास चबाने की दर और मुंह जिस पर चबाने के लिए पक्ष का चयन करें । चबाने के 1 मिन के बाद, उसे चबाने की ओर (और गोली) बदलने के लिए कहें।
      2. 2 मिन के लिए एक स्व-प्रशासित हार्ड पैलेट चबाने के लिए विषय से पूछें। 1 मिन के बाद, उसे चबाने की ओर बदलने के लिए कहें (लेकिन गोली नहीं)।
      3. दर पर 2 मिन के लिए और उनके चुनने के पक्ष में एक विरोधी तनाव गेंद (handgrip व्यायाम) के एक लयबद्ध फैलाएंगे प्रदर्शन करने के लिए विषय से पूछो । 1 मिन के बाद, विषय को हाथ स्विच करने के लिए कहें।
      4. 2 मिन के लिए आराम (कोई गतिविधि नहीं) विषय से पूछो।
    4. प्रत्येक चरण के अंत के ठीक बाद (चरण 3.2.3.1-3.2.3.4), आराम से छात्र आकार का मूल्यांकन करें और मैटिस टेस्ट (T7) में प्रदर्शन और छात्र आकार दोनों।
    5. प्रत्येक चरण के अंत के बाद तीस मिनट (चरण 3.2.3.1-3.2.3.4), आराम से छात्र आकार का मूल्यांकन करते हैं और मैटरिस टेस्ट (T37) में प्रदर्शन और छात्र आकार दोनों।

4. प्रोटोकॉल 1 और 2 में मापा चर

  1. संज्ञानात्मक प्रदर्शन
    नोट: दोनों प्रोटोकॉल 1 और 2 में, Spinnler-Tognoni संख्यात्मक मैट्रिस परीक्षण29के एक संशोधित संस्करण के आधार पर एक परीक्षण का उपयोग कर संज्ञानात्मक प्रदर्शन को मापने ।
    1. विषय को कागज पर छपे तीन न्यूमेरिकल मैट्रिस (10 x 10) प्रदर्शित करें। फिर, विषय को क्रमिक रूप से मैट्रिक्स लाइनों को स्कैन करने के लिए कहें, जबकि एक पेंसिल के साथ टिक कर के रूप में संभव के रूप में लक्ष्य संख्या के कई (३०० कुल प्रदर्शित संख्या में से ६० लक्ष्य) प्रत्येक मैट्रिक्स के ऊपर संकेत दिया(चित्रा 1)15 एस के भीतर ।
    2. सीखने की प्रक्रियाओं से संबंधित confounders की शुरूआत से बचने के लिए T0, T7, और T37 में लक्ष्य संख्या के विभिन्न पदों के साथ मैट्रिस का उपयोग करें।
    3. ऑफलाइन मूल्यांकन प्रदर्शन सूचकांक (पीआई), स्कैनिंग दर (एसआर), और त्रुटि दर (ईआर) इस प्रकार है: पीआई = (लक्ष्य संख्या 15 एस में रेखांकित) /15; एसआर = (लक्ष्य + गैर लक्ष्य संख्या 15 s में स्कैन)/15; ईआर = (लक्ष्य संख्या याद किया + गैर लक्ष्य संख्या 15 एस में रेखांकित) /15 ।
  2. प्रोटोकॉल में पुतली का आकार 1
    1. एक कॉर्नियल टोपोग्राफर-पुतलीलोगर(सामग्री की तालिका)के साथ छात्र आकार माप के लिए विषय तैयार करें, जो निम्नलिखित दो अधिग्रहण प्रक्रियाओं में से एक का उपयोग करके पर्यावरण की दृष्टि को रोकता है।
      1. 40 लक्स के निरंतर रोशनी स्तर के साथ पुतली(चित्रा 2ए, बी)के एक एकल कैमरा शॉट रिकॉर्ड करें, कॉर्नियल टोपोग्राफर-पुतलीलोगर पर विशिष्ट बटन दबाएं। कैमरे और छात्र के बीच 56 मिमी की इष्टतम कार्य दूरी बनाए रखें।
        नोट: लगातार रोशनी में मापा पुतली आकार की परिवर्तनशीलता के निम्न स्तर के कारण एक एकल माप पर्याप्त है।
      2. पुतली की एक सतत रिकॉर्डिंग करें (नमूना दर = 5 हर्ट्ज; चित्रा 2सी, डी)सतत अधिग्रहण तौर-तरीकों में। पहले 20-50 माप (4-10 एस) को त्यागें, क्योंकि इस समय की चूक के दौरान, पुतली व्यास बढ़ रहा है (अधिग्रहण 40 लक्स पर पुतली रोशनी बंद करके शुरू होता है)। शेष माप औसत।
    2. बाईं और दाईं आंखों के छात्र आकार को आराम से अलग से रिकॉर्ड करें (चरण 3.1.2, 3.1.5 और 3.1.6)।
    3. हैप्टिक कार्य के दौरान छात्र आकार रिकॉर्ड करें (चरण 3.1.3, 3.1.5 और 3.1.6; बाएं और दाएं अलग से)। जब एक शॉट मोडलिटी (चरण 4.2.1.1) का उपयोग करते समय, पहेली सतह की खोज की शुरुआत में, दो कार्य पुनरावृत्ति के दूसरे के दौरान फोटो प्राप्त करते हैं। रिकॉर्डिंग के निरंतर मोड (चरण 4.2.1.2) में, अधिग्रहण शुरू करें जब पहेली का टुकड़ा विषय के हाथ में रखा गया हो।
    4. आराम से ऑफ़लाइन बाएं और दाएं छात्र आकार का मूल्यांकन करें और सॉफ्टवेयर द्वारा प्रदर्शित मूल्यों (मिमी में) के प्रत्यक्ष अधिग्रहण द्वारा हैप्टिक कार्य के दौरान। हैप्टिक कार्य के दौरान छात्र आकार से आराम से छात्र आकार घटाकर कार्य से संबंधित mydriasis की गणना करें, और सभी औसत बाएं-दाएं मूल्यों को प्राप्त करें।
  3. प्रोटोकॉल में पुतली का आकार 2
    1. निम्नलिखित प्रक्रिया का उपयोग करके 3डी-मुद्रित ग्लास फ्रेम संरचना से संपन्न एक पहनने योग्य पुतली/नेत्र ट्रैकर(चित्रा 3ए)का उपयोग करके छात्र आकार माप के लिए विषय तैयार करें।
      1. विषय पहनने योग्य पुतली लोमीटर है। फ्रेम(सामग्रीकी तालिका) से उपजी सलाखों पर चढ़कर दो अवरक्त कैमरों(चित्रा 3ए-2,3)की स्थिति को समायोजित करें, ताकि आंखें कैमरों के दृश्य के क्षेत्र के भीतर और ध्यान केंद्रित करें।
      2. विद्यार्थियों की छवियों का अधिग्रहण (नमूना दर = 120 हर्ट्ज), जो पहनने योग्य विद्यार्थियों के साथ आपूर्ति किए गए सॉफ़्टवेयर द्वारा ऑनलाइन संसाधित किए जाते हैं और "औसत" मानव नेत्र के ज्यामितीय मॉडल का उपयोग करके प्यूपिलरी व्यास (मिमी में) प्रदान करते हैं। पलक कलाकृतियों उपेक्षा।
      3. पहनने योग्य पुतली लॉमीटर फ्रेम पर चढ़कर एक अंशांकित लॉगरिथम िक प्रकाश सेंसर का उपयोग करके लगातार पर्यावरण रोशनी स्तर रिकॉर्ड करें। टकटकी व्यवहार का अध्ययन करने के लिए उपयोगी दृश्य के विषय क्षेत्र (नमूना दर = 30 हर्ट्ज) को रिकॉर्ड करने के लिए पहनने योग्य पुतली(चित्रा 3ए-1)पर घुड़सवार ललाट आरजीबी कैमरे का उपयोग करें।
    2. रिकॉर्ड एक साथ 20 एस(चित्रा 3बी)के लिए आराम पर दो विद्यार्थियों के आकार ।
    3. विद्यार्थियों के आकार को रिकॉर्ड करें, जबकि विषय Spinnler-Tognoni परीक्षण करता है, तो छात्र आकार और संज्ञानात्मक प्रदर्शन एक साथ दर्ज की गई है (कदम ३.२.२, ३.२.४, और ३.२.५) ।
    4. प्रत्येक छात्र के लिए अधिग्रहीत मूल्यों (एन = 2,400) का औसत करके, आराम से और Spinnler-Tognoni परीक्षण के दौरान ऑफ़लाइन बाएं और दाएं छात्र आकार का मूल्यांकन करें। मैटिस टेस्ट के दौरान पुतली के आकार को घटाकर कार्य से संबंधित मायड्रिसिस की गणना करें, फिर सभी औसत बाएं-दाएं मूल्य।
  4. टकटकी की स्थिति
    नोट: धारा 4.3 से प्राप्त दो विद्यार्थियों की छवियों का उपयोग कर निर्धारण बिंदु ऑनलाइन पुनर्निर्माण। वास्तविक समय में अधिग्रहीत फ्रेम प्रक्रिया और आंख ट्रैकर पहने प्रत्येक विषय के लिए एक पहले गणना हस्तांतरण समारोह31 विशिष्ट का उपयोग कर टकटकी निर्धारण बिंदु का अनुमान है ।
    1. यदि आवश्यक हो, जब प्रोटोकॉल 2 प्रदर्शन, पुनर्निर्माण छात्र छवियों से स्थिति टकटकी । ऐसा करने के लिए, धारा 4.1 में उपयोग की जाने वाली मैटिस शीट के चार कोनों में चार कंप्यूटर डिटेक्बल विजन मार्कर (उपकरण सॉफ्टवेयर के ArUco या AprilTag पुस्तकालयों) जोड़ें।
    2. अंशांकन प्रणाली (उपयोग किए गए छात्र हेडसेट के लिए आंख ट्रैकर सॉफ्टवेयर में एम्बेडेड) को डेटा प्राप्त करने के लिए अनुमति दें, और स्थानांतरण फ़ंक्शन के मापदंडों का मूल्यांकन करें जो निर्धारण बिंदु को मैप करते हैं, जो दो विद्यार्थियों की छवियों से शुरू होते हैं। एक उदाहरण के रूप में, विषय से उन बिंदुओं के एक पूर्वनिर्धारित अनुक्रम पर टकटकी लगाने के लिए कहें जो उनके दृष्टिकोण के क्षेत्र में दिखाए जाते हैं (यानी, मैट्रिस शीट के चार कोनों और शीट के केंद्र में), जो फ्रेम पर चढ़कर अतिरिक्त आरजीबी कैमरे द्वारा एक साथ दर्ज किए जाते हैं और देखने के क्षेत्र का सामना करते हैं।
    3. मैट्रिस टेस्ट के दौरान पुतली का आकार रिकॉर्ड करें।
    4. ऑफ़लाइन टकटकी स्थिति की गणना करें जो विषय के दृश्य क्षेत्र के हर फ्रेम पर एक निशान के रूप में दिखाई देती है। फ्रेम भर में मैट्रिस पर टकटकी स्थिति को ट्रैक करने के लिए चार मार्कर का उपयोग करें।

5. सांख्यिकीय विश्लेषण

  1. आराम से और कार्य के दौरान, कार्य-प्रेरित mydriasis, पीआई, एसआर, और ईआर चार शर्तों के तहत (कोई गतिविधि, हैंडग्रिप, सॉफ्ट पैलेट, हार्ड पैलेट) तीन बार (T0, T7, T37) के लिए दोहराया उपायों ANOVA और सांख्यिकी सॉफ्टवेयर पैकेज का उपयोग कर ।
  2. चार शर्तों के तहत बेसलाइन मूल्यों (T0) के संबंध में चर में परिवर्तन का विश्लेषण करें, (कोई गतिविधि, हैंडग्रिप, सॉफ्ट पैलेट, हार्ड पैलेट) दो बार (T7, T37) दोहराया उपायों का उपयोग कर ।
  3. ANOVA चलाते समय, यदि सॉफ़्टवेयर इंगित करता है कि डेटा वितरण गोलाकार नहीं है, तो आउटपुट ेड स्टैटिस्टिक टेबल से ग्रीनहाउस-गीसर ε सुधार के अनुरूप पी-वैल्यू लें।
  4. टी7 और T37 में प्रदर्शन (पीआई, एसआर, ईआर) में परिवर्तन ों को रैखिक प्रतिगमन विश्लेषण द्वारा कार्य-संबंधित mydriasis में मनाया जाता है।

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Representative Results

चित्रा 4 प्राप्त परिणामों का एक प्रतिनिधि उदाहरण दिखाता है जब प्रोटोकॉल 1 को एक ही विषय (46 वर्ष, महिला) पर लागू किया गया था। पीआई जल्द ही चबाया होने के बाद बढ़ा दिया गया था (T7) दोनों एक कठिन (१.७३ सुन्न/एस से २.२७ सुन्न/s) और नरम गोली (१.६७ सुन्न/s से १.८७ सुन्न/s)(चित्रा 4ए)। हालांकि, 30 मिन बाद (T37), बढ़ा प्रदर्शन केवल कठिन गोली के लिए कायम रहा । दूसरी ओर, गतिविधि की कमी और हैंडग्रिप अभ्यास दोनों का प्रदर्शन पर नकारात्मक प्रभाव पड़ा, जो पिछले प्रायोगिक मूल्यांकन के दौरान, 1.6 सुन्न/एस से 1.53 सुन्न/एस तक गिर गया, जो बाद में 30 मिन को ठीक करने की प्रवृत्ति के साथ हुआ था।

जैसा कि चित्र 4बीमें देखा गया है, कार्य से संबंधित मायड्रिएसिस के लिए गुणात्मक रूप से समान परिवर्तन देखे गए थे। इस उदाहरण में, माप व्यक्तिगत नमूने बेतरतीब ढंग से लिया जब विषय आराम कर रहा था शामिल थे । हैप्टिक टास्क के दौरान दो सैंपल दर्ज किए गए, लेकिन पहले उन्हें छोड़ दिया गया। वैकल्पिक रूप से, उपकरण के निरंतर अधिग्रहण मोड में, 100 नमूने 20 एस में दर्ज किए गए थे, पहले 20-50 माप ों की अवहेलना की गई थी, और शेष तब पलक कलाकृतियों को हटाने के बाद औसत थे(चित्रा 2सी, डी)। व्यक्तिगत नमूने बारीकी से औसत मूल्य को प्रतिबिंबित करते हैं, इस तथ्य के कारण कि पुतली का आकार आंख ों की रोशनी(चित्रा 2सी, डी)के स्विच ऑफ होने के बाद एक बहुत ही स्थिर स्तर 4-10 एस तक पहुंचता है। चित्रा 4 और चित्रा 5 में सचित्र डेटा 30 विषयों की आबादी में दोहराया गया है, और दोनों चबाने और handgrip प्रेरित परिवर्तन सांख्यिकीय पुष्टि की गई । दूसरी ओर, जब विषयों को किसी भी गतिविधि में शामिल नहीं किया गया था, वहां संज्ञानात्मक प्रदर्शन में कोई संशोधन और mydriasis30 दोनों T7 और T37 में थे ।

इस तथ्य के बावजूद कि 1) प्रदर्शन और mydriasis विभिन्न कार्यों में दर्ज किए गए थे और 2) चित्रा 5 बी में सचित्र 12 प्रयोगात्मक बिंदु4 अलग-अलग दिनों में दर्ज किए गए थे, यह उल्लेखनीय है कि प्रदर्शन और कार्य से संबंधित मायड्रिसिस (आर = 0.939, पी एंड एलटी; 0.0005, y = 1.166x - 0.417) के बीच एक मजबूत संबंध देखा गया था। जैसा कि चित्र5से अनुमानित किया जा सकता है, यह संबंध कठिन और नरम छर्रों को चबाने से प्रेरित संशोधनों के कारण था। इससे भी अधिक आश्चर्य की बात है, एक सहसंबंध भी स्पष्ट था जब बेसलाइन मूल्यों के संबंध में इसी परिवर्तन पर विचार किया गया (r = 0.924, पी एंड एलटी; 0.001, y = 1.210x + 0.101; चित्रा 5बी)

Tramonti Fantozzi एट अल के अध्ययन में विश्लेषण 30 विषयों में से30,पीआई और mydriasis काफी उनमें से 26 में सहसंबद्ध थे, इसी प्रतिगमन लाइनों की ढलानों के साथ 0.310-1.327 सुन्न/s/mm से लेकर । इसी परिवर्तन 22 विषयों (ढलानों की सीमा: 0.390-1.408) में काफी सहसंबद्ध थे।

संज्ञानात्मक प्रदर्शन पर चबाने के उत्तेजक प्रभावों में एलसी की भागीदारी के मजबूत सबूत भी पीआई में चबाने-प्रेरित परिवर्तनों को सहसंबंधित करके प्राप्त किए जा सकते हैं, जो केवल मैट्रिस परीक्षण के निष्पादन के दौरान देखे गए माइड्रिसिस में परिवर्तन के साथ मनाया जाता है। यह प्रोटोकॉल 2 की अधिक प्राकृतिक परिस्थितियों के तहत प्राप्त किया जा सकता है, जिसमें विषय मैट्रिस परीक्षण करते हैं जबकि पुतली का आकार एक साथ दर्ज किया जाता है(चित्र6)।

Figure 1
चित्र ा 1: स्पॉनलर-टोग्नोनी न्यूमेरिकल मैट्रिस का उदाहरण। इस परीक्षण में प्रत्येक मैट्रिक्स के ऊपर इंगित लक्ष्य संख्याओं की पहचान करना शामिल है, जो विषय द्वारा टिक गए हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: प्रोटोकॉल 1 में एक ही विषय से छात्र आकार रिकॉर्डिंग का उदाहरण । (A)आराम से छात्र आकार की रिकॉर्डिंग, एकल शॉट। (ख)हैप्टिक टास्क, सिंगल शॉट के दौरान पुतली के आकार की रिकॉर्डिंग । (ग)20 एस के लिए आराम से छात्र आकार की निरंतर रिकॉर्डिंग(डी)20 एस तीर के लिए हैप्टिक कार्य के दौरान छात्र आकार की निरंतर रिकॉर्डिंग निमिष कलाकृतियों का संकेत देती है । (सी) और (डी) में, समय 0 से समय तक लिए गए डेटा 4 एस को विश्लेषण से छोड़ दिया जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3: प्रोटोकॉल 2 में छात्र आकार रिकॉर्डिंग का उदाहरण। (ए)पुतली पहने एक विषय की तस्वीर । संख्या 1-3 तीन कैमरों की स्थिति को इंगित करता है, जो व्यवहार (1) और छात्र आकार (2-3) रिकॉर्डिंग की अनुमति देते हैं। (ख)शीर्ष ट्रेस: पर्यावरण ीय बिजली का स्तर । मध्य और नीचे के निशान: Spinnler-Tognoni matrices परीक्षण के प्रदर्शन के दौरान बाएं और दाएं छात्र आकार । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4: प्रोटोकॉल 1 में विभिन्न संवेदी गतिविधियों द्वारा प्रेरित प्रदर्शन और कार्य से संबंधित mydriasis में परिवर्तन। (A)पीआई में परिवर्तन। (ख)कार्य से संबंधित मायड्रिएसिस में परिवर्तन । (ए) और (बी) में, डॉट्स, काले वर्ग, सर्कल और सफेद वर्ग क्रमशः कठिन गोली चबाने, नरम गोली चबाने, हैंडग्रिप और कोई गतिविधि के सापेक्ष डेटा का प्रतिनिधित्व करते हैं। प्रत्येक गतिविधि समय 5 किमी से समय 7 किमी के लिए 2 मिन के लिए किया गया था । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्रा 5: पीआई और कार्य से संबंधित mydriasis के बीच संबंध। (A) चित्र4 में सचित्र विभिन्न गतिविधियों के दौरान विभिन्न समयों पर प्राप्त पीआई मूल्यों को कार्य-संबंधित मायड्रिएसिस के संबंधित मूल्यों के कार्य के रूप में प्लॉट किया जाता है। (ख)टी0 (अंतर के रूप में मूल्यांकन) के संबंध में पीआई में परिवर्तन कार्य से संबंधित mydriasis में इसी परिवर्तन के एक समारोह के रूप में साजिश रची गई है । (ए) और (बी) में, डॉट्स, काले वर्ग, सर्कल, और सफेद वर्ग क्रमशः कठिन गोली चबाने, नरम गोली चबाने, हैंडग्रिप और कोई गतिविधि के सापेक्ष डेटा का प्रतिनिधित्व करते हैं। धराशायी लाइनें सभी डेटा बिंदुओं की प्रतिगमन लाइनें हैं । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 6
चित्रा 6: प्रदर्शन और कार्य से संबंधित mydriasis की एक साथ रिकॉर्डिंग । छात्रों के फ्रेम पर चढ़कर कैमरे से लिया गया चौकस मैट्रिस टेस्ट करने वाले विषय का सिंगल फ्रेम व्यू। सही ऊपरी कोने पर इनसेट दोनों विद्यार्थियों की एक साथ छवियों को दर्शाता है। ग्रीन सर्कल फिक्सेशन पॉइंट का प्रतिनिधित्व करता है। लाल जगह और हलकों पुतली पर डूब छात्र केंद्र और समोच्च, के रूप में ट्रैकिंग आंख के वीडियो पर काम कर रहे सिस्टम द्वारा मूल्यांकन कर रहे हैं । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

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Discussion

इस अध्ययन में प्रस्तुत प्रोटोकॉल संज्ञानात्मक प्रदर्शन पर संवेदी त्रिजेमिनल गतिविधि और इस प्रक्रिया में एलसी की भूमिका के तीव्र प्रभावों को संबोधित करते हैं। इस विषय में कुछ प्रासंगिकता है, यह देखते हुए कि 1) उम्र बढ़ने के दौरान, स्तन गतिविधि की गिरावट संज्ञानात्मक क्षय32,33,34के साथ संबंधित है ; मौखिक स्वास्थ्य को संरक्षित करने वाले लोगन्यूरोडीजेनेरेटिव घटनाओं से कम प्रवण होते हैं; 2) मैलोक्लेशन और दांत निकालने से हिप्पोकैम्पस और कॉर्टिकल स्तर35,36,37,38,39पर जानवरों में न्यूरोडीजेनेरेटिव प्रभाव पैदा होता है . 3) एलसी मस्तिष्क पर ट्रॉफिक कार्रवाई करता है, न्यूरोवैस्कुलर युग्मन को नियंत्रित करता है, और न्यूरोसूजन और बीटा-एमिलॉयड11,40के संचय को रोकता है; 4) इस बात के सबूत हैं कि एलसी स्तर11,40पर न्यूरोडीजेनेरेटिव प्रक्रियाओं से न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियां शुरू हो सकती हैं।

प्रोटोकॉल 1 एक के संबंध में चबाने के विशिष्ट प्रभावों को परिभाषित करने की अनुमति देता है) सीखने की प्रक्रिया कार्य और ख की लगातार पुनरावृत्ति से प्राप्त) साधारण मोटर गतिविधि के अंय प्रकार । इसके अलावा, यह प्रदर्शन और mydriasis में परिवर्तन के बीच एक संबंध की उपस्थिति/अनुपस्थिति स्थापित करता है, बाद के साथ कार्य के दौरान चरणबद्ध एलसी सक्रियण का संकेतक माना जाता है । यह सबूत सेंसरीमोटर ट्राइजेमिनल एक्टिवेशन के प्रभावों में एलसी की भागीदारी का दृढ़ता से सुझाव देता है। इस तरह के एक प्रोटोकॉल सफलतापूर्वक Tramonti Fantozzi एट अल30द्वारा लागू किया गया है । जैसा कि परिणाम अनुभाग में देखा गया है, इसका उपयोग व्यक्तिगत विषयों के स्तर पर एलसी-मध्यस्थता उत्तेजना से जुड़े छात्र परिवर्तनों पर प्रदर्शन की निर्भरता की डिग्री का आकलन करने के लिए भी किया जा सकता है। इस माप (प्रदर्शन/एलसी सक्रियण) प्राप्त करना एक नए और महत्वपूर्ण न्यूरोसाइकोलॉजिकल चर का प्रतिनिधित्व करता है जिसका अध्ययन लिंग, आयु, औषधि प्रशासन और किसी भी व्यवहार की स्थिति के संबंध में किया जा सकता है ।

प्रोटोकॉल 1 की मुख्य सीमा यह है कि पुतली आकार माप लगातार बिजली, दृष्टि बाधा और मैट्रिस स्कैनिंग के दौरान प्राप्त mydriasis के आकलन precluding पर किया जाता है । यह एक अलग कार्य के दौरान mydriasis की रिकॉर्डिंग उपकृत करता है। इस समस्या को प्रोटोकॉल 2 प्रदर्शन करके हल किया जाता है, जिसमें एक हल्के सेंसर के साथ संपन्न एक पहनने योग्य पुतली शुरू की जाती है। इस तरह, एक ही कार्य के दौरान संज्ञानात्मक प्रदर्शन और माइड्रिएसिस दोनों को प्रासंगिक रूप से रिकॉर्ड करना संभव है, जो एलसी और प्रदर्शन पर सेंसरीमोटर गतिविधि के प्रभावों के बारे में और भी अधिक सम्मोहक सबूत प्रदान करता है। यह व्यवहार की स्थिति के लिए एलसी सक्रियण से संबंधित के उद्देश्य से अध्ययन को संबोधित करने में भी मदद करता है। प्रोटोकॉल 2 के सही आवेदन के लिए, पर्यावरण प्रकाश व्यवस्था का एक निरंतर स्तर और पहनने योग्य उपकरणों के प्रारंभिक अंशांकन रखने के लिए देखभाल की जानी चाहिए।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस शोध को पीसा विश्वविद्यालय के अनुदानों का समर्थन मिला । हम मूल्यवान तकनीकी सहायता के लिए श्री पाओलो ओरसिनी, श्री फ्रांसेस्को मोंटानारी और श्रीमती क्रिस्टीना पुक्की के साथ-साथ डॉ मारिया पाओला ट्रामान्टी फैंटोज़ी को फेलोशिप के साथ समर्थन देने के लिए I.A.C.E.R. S.R.L. कंपनी का शुक्रिया अदा करते हैं । अंत में, हम कठिन छर्रों की तैयारी और कठोरता और वसंत निरंतर माप प्रदर्शन के लिए OCM परियोजनाओं कंपनी का शुक्रिया अदा करते हैं ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Anti-stress ball Artengo, Decathlon, France TB600
Chewing gum Vigorsol, Perfetti, Italy Commercially available product
Infrared Camera-Wearable pupillometer Pupil Labs, Berlin, Germany Pupil Labs headset
Pupillographer CSO, Florence, Italy MOD i02, with chin support
Silicon rubber Prochima, Italy gls50
Software for pupil detection - wearable pupillometer Pupil Labs, Berlin, Germany Pupil Labs headset
Tangram Puzzle Città del Sole srl, Milano, Italy Tangram Puzzle
Wearable pupillometer Pupil Labs, Berlin, Germany Pupil labs model Dimension of the frame: 13.5 cm x 15.5 cm

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