Samenhang tussen Brain Cortical Functie en neurocognitieve prestatie tijdens Changed Gravity Voorwaarden

1. Experimentele Procedure Op de begane grond pre-flight voorbereiding – Het onderwerp voorbereiding gebeurt in een aparte ruimte op de luchthaven. (1-2 uur voor de vlucht) Montage van de EEG / NIRS cap Elektroden en NIR-sensoren zijn verbonden aan de hoofdhuid met behulp van een EEG cap. Deze methode zorgt voor de juiste positie van de sensoren. De grootte van de cap wordt bepaald door de grootte van het hoofd van de proefpersoon De operator zorgt ervoor dat de juiste positie van de dop. De Cz elektrode wordt op de top (het midden tussen de nasion en ui), de PO9-PO10 en de FP1-FP2 elektroden zijn horizontaal, de dop is symmetrisch. De hartslag elektrode wordt geplaatst op de borst Minimalisering van Impedantie De Brain Products actiCAP elektroden zijn aangesloten op de schakelkast. Elke elektrode bevat LED's, die rood, als de impedantie meting wordt gestart. Het haar is weg van het uiteinde van de elektrode verplaatst met een stompe naald-tip. Gel wordt geïnjecteerd tussen de tip van de elektrode en het oppervlak van de huid. De kleur van de LED's veranderen, als de impedantie afneemt. De aanvankelijke rode kleur geel wordt, de gele wordt groen, als het doel impedantie waarde is bereikt. De beoogde impedantie is 25 kOhm, omdat de actieve elektroden zorgen voor een goede signaal-ruisverhouding onder deze waarde. Daarom is de dop voorbereiding is snel en handig. De operator begint te werken op de referentie-en massa-elektroden, en herhaalt voor alle andere elektroden. Aan boord van de vluchtvoorbereiding Pre-metingen De onderwerpen zijn geplaatst in de experimentele opstelling, worden de gordels los vastgemaakt Kabels worden aangesloten, zijn de batterijen geladen. De operator start de EEG en de NIRS-module, regelt de connectiviteit en de kwaliteit van de EEG / NIRS-signaal. Opname toestand van rust EEG / NIRS. De onderwerpen hebben geen taak. De opname wordt gestopt. De onderwerpen uit te voeren van de cognitieve taak op de grond. De cognitieve taak is een aandacht / berekening taak ( http://itunes.apple.com/us/app/chalkboard-challenge/id317961833?mt=8 ), waarbij patiënten moeten die kant van een vergelijking die groter is dan de identiteit andere in relatie tot snelheid en nauwkeurigheid. Bewaar de apparatuur niet De operator slaat de camera en de IPhones voor het opstijgen. Tijdens de vlucht meting Voorbereiding Operator monteert de video-camera leuning aan en begint met opnemen. De iPhones worden geplaatst op het bovenbeen van de proefpersonen. De operator start de EEG en de NIRS module, controleert de kwaliteit van de EEG / NIRS-signaal, en begint de opname. Meting De onderwerpen uit te voeren van de cognitieve taak tijdens twee blokken van vijf parabolen tussen de parabool 11-15 en 16-20. Taak zal worden uitgevoerd in een willekeurige volgorde in gewichtloosheid of normale zwaartekracht. Alleen toestand van rust EEG / NIRS is opgenomen tijdens de eerste 10 parabolen. De laatste parabolen zal worden gebruikt in geval van het missen van de vorige metingen (zie figuur 1). De operator controleert de opname, en instrueert de onderwerpen. De operator zal noteren alle resultaten van de cognitieve tests en tijden. Op de begane grond na de vlucht meting Toestand van rust EEG / NIRS meting wordt uitgevoerd. We verwachten dat de toegenomen cerebrale activatie te vinden tijdens gewichtloosheid zoals afgebeeld voor (Schneider et. Al. 2008 + 2009). We verder verwachten zo te zien meer zuurstof weefsel in de frontale hersenen in gewichtloosheid en lagere zuurstof weefsel in hypergravity. De aandacht taak wordt verondersteld te worden aangetast in de hele vlucht in vergelijking met voor en na de vlucht en misschien zelfs meer in gewichtloosheid als gevolg van hogere centrale activering en opwinding in gewichtloosheid. 2. Representatieve resultaten In kaart brengen van de overgang van de hypergravity fase naar gewichtloosheid konden we tot een verhoogde hersenactiviteit corticale activiteit te observeren in de frontale cortex en een verminderde activiteit in de temporale en occipitale cortex 2000 – 2350 ms na het begin van gewichtloosheid (Figuur 2a, b). sLORETA toegestaan ​​lokaliseren van deze toegenomen frontale activatie in Brodmann gebied 9 van de dorsolaterale prefrontale cortex, waarvan bekend is dat betrokken is bij uitvoerende taken met de integratie van zintuiglijke en mnemonic informatie in de loop van de motorische planning, organisatie en regelgeving, (figuur 3a, b). Daarnaast, onder voorbehoud van 2 liet een toename van de Brodmann gebied 6, de premotorische cortex, die een rol speelt in de sensorische begeleiding in de loop van het lichaam van stabilisatie (zie figuur 3b). Gemiddeld over de eerste 10 parabolen, onthulde NIRS analyse afgenomen zuurstofrijk hemoglobine (HHB) concentratie van beide onderwerpen in hypergravity alsmede meer zuurstofrijk hemoglobine (O2Hb) in gewichtloosheid. Voor de HHB hemoglobine in een onderwerp vonden we een trend van een toename van de hypergravity fase voorafgaand aan de gewichtloosheid en een daling tijdens gewichtloosheid en de hypergravity fase na gewichtloosheid. In dit onderwerp O2Hb was terug naar baseline 10 tot 15 seconden na de parabool. In tegenstelling tot onderwerp 2 vertoonden een lichte toename, samen met de afname van O2Hb in de hypergravity fase voorafgaand aan de gewichtloosheid, een stijging tijdens gewichtloosheid en een daling tijdens hypergravity na de gewichtloosheid. Voor dit onderwerp O2Hb nog worden verlaagd voor ongeveer 30 sec volgende parabool (Figuur 4a, b) De cognitieve taak heeft geleid tot verminderde prestaties scores voor zowel de deelnemers in normale zwaartekracht tijdens de vlucht ten opzichte van een preflight sessie. Enige onderwerp 2 toonde een verminderde score in weightlessnes (figuur 5). Figuur 1. Paraboolvlucht volgorde. Volgorde van taken en metingen tijdens de vlucht, aantal parabolen zijn in grijs aangegeven, nummers met apostrof geven de lengte van de langere pauzes tussen de parabolen. Figuur 2 Mapping uitzicht op twee onderwerpen over het tijdsbestek van 500 ms voor gewichtloosheid (in hypergravity) tot 2500 ms in gewichtloosheid. View is van boven het hoofd; kleine cirkels geven elektrode posities, blauwe kleur af en geel tot rood toename van electrocortical activiteit in micro Volt. Figuur 3 Drie LORETA views. (Top: van boven, links onder: vanaf de linkerkant, rechtsonder: aan de achterkant) van twee onderwerpen over het tijdsbestek van 2000 ms tot 2350 ms na het begin van gewichtloosheid. Rode kleur geeft verhoogde hersenactiviteit. Figuur 4 NIRS sporen (rood: zuurstof hemoglobine, blauw: zuurstofarm hemoglobine, zwart: de zwaartekracht-niveau). Over de periode van een parabool van 40 seconden voordat de parabool in normale zwaartekracht (1G: geel gebied), over de eerste hypergravity fase (1.8 G: blauwe gebied), gewichtloosheid (0G: rode gebied) en de tweede hypergravity fase (1,8 g: blauwe zone) tot 40 seconden na de parabool. Zwaartekracht niveau wordt weergegeven inverse (afname van sporen via verhoging van de zwaartekracht vanaf 0 gelijk is aan normale zwaartekracht (1G). Getoonde gegevens is een gemiddelde over 10 parabolen. Figuur 5. Prestatie score van cognitieve taak van de deelnemer een (blauw trace) en 2 (rode trace) voor de metingen training vóór de vlucht en inflight in gewichtloosheid (0G) en normale zwaartekracht (1G).