Auswirkungen von Landschaften auf das Gehirn

Das Verständnis der Auswirkungen städtischer Grünlandschaften mit unterschiedlichem Design und Grad an Kontemplation auf die Gehirnfunktion könnte den Weg für eine wissenschaftlich fundiertere und gesündere Planung und Gestaltung städtischer Lebensumwelt ebnen.

Auch die Exposition gegenüber bestimmten Landschaftstypen kann zur Förderung der psychischen Gesundheit und zur Unterstützung bestehender Behandlungen bei Patienten mit Depressionen nützlich sein.

Spezifische Ziele Ziel der Studie ist es, die Auswirkungen der passiven Exposition (Betrachtung) von Bildern unterschiedlich gestalteter Landschaften auf die Gehirnaktivität von zwei Gruppen zu bewerten: 1) gesunden Personen und 2) Patienten mit Depressionen, mithilfe von Elektroenzephalographie (EEG) und funktioneller Nähe -Infrarotspektroskopie (fNIRS). Die Forscher wollen auch die Auswirkungen der Bildbelichtung mit der In-situ-Immersion mit der realen Umgebung vergleichen.

Ausgehend von der Annahme, dass es bestimmte Arten und Komponenten der Lebensumwelt gibt, die unsere psychische Gesundheit und unser Wohlbefinden beeinflussen, auch wenn man ihnen passiv ausgesetzt ist, wollen die Forscher die Auswirkungen der passiven Exposition gegenüber drei unterschiedlich gestalteten, repräsentativen Landschaften bewerten über die Gehirnaktivität gesunder Menschen. Und um die Auswirkungen der Bildbelichtung beim Eintauchen vor Ort mit der realen Umgebung zu vergleichen.

Hypothese Die Forscher nehmen an, dass Landschaften, dass der Therapeutische Garten, der auch eine hohe Punktzahl in der Expertenbewertungsskala für kontemplative Landschaften erreichte, im Gegensatz zu den anderen ausgewählten Orten die Gehirnaktivitätsmuster induzieren wird, die üblicherweise mit Entspannung und Bottom-up-Aufmerksamkeit verbunden sind niedrigere Werte. Darüber hinaus gehen die Forscher davon aus, dass sie dieses Phänomen bei realen Landschaftsaufnahmen intensiver beobachten werden als bei Bildaufnahmen.

TEILNEHMER Die Forscher werden 100 rechtshändige gesunde Teilnehmer im Alter von 21 bis 75 Jahren rekrutieren. Basierend auf früheren Studien, in denen fNIRS zur Untersuchung motorischer Aufgaben verwendet wurde (Siedel et al., 2017), beträgt die Mindestteilnehmerzahl 50 Teilnehmer pro Gruppe. Daher wurde eine Rekrutierung von 100 Teilnehmern vorgeschlagen, um im Falle von Studienabbrechern eine möglichst geringe Teilnehmerzahl zu gewährleisten.

Ausschlusskriterien:

• Linkshändigkeit;
• schwere Sehbehinderung; gemeldete psychiatrische, neurologische oder kognitive Erkrankungen;
• berichteten über die Einnahme von Medikamenten, die zum Zeitpunkt des Experiments die Funktion des Zentralnervensystems verändern könnten;
• Vorhandensein eines Herzschrittmachers, intrakranieller Elektroden, implantierter Defibrillatoren oder Platten,
• otologische Operation in den letzten 12 Monaten.

Die Forscher werden außerdem 100 rechtshändige Patienten mit diagnostizierter Depression in der Klinik für Neurowissenschaften oder der psychiatrischen Abteilung des National University Hospital (NUH) rekrutieren.

Einschlusskriterien:

• Alter von 21 bis 75
• Nur für Rechtshänder
• Sie müssen an einer depressiven Störung leiden,

Ausschlusskriterien:

• Schwerwiegende neurologische Störungen, z.B. Epilepsie, Schlaganfall
• Jede Form von Krebs
• Schwerwiegende Herzerkrankungen: z.B. ischämische Herzerkrankung
• Schwerwiegende Lungenerkrankungen: z.B. chronisch obstruktive Lungenerkrankung.
• Schwerwiegende Lebererkrankung, z.B. Leberversagen
• Schwere Nierenerkrankung, z.B. Nierenversagen.

Rekrutierung:

Die Zielpersonen werden durch Mundpropaganda rekrutiert. Der Hauptforscher oder Co-Forscher wird auf die Teilnehmer zugehen, die die Einschlusskriterien erfüllen, und ihnen den Zweck und die Vorgehensweise dieses Projekts erläutern. Wenn der Teilnehmer der Teilnahme an diesem Projekt zustimmt, unterschreibt er oder sie das Einverständnisformular, nachdem er das Teilnehmerinformationsblatt gelesen hat, das Informationen zu dieser Studie enthält. Anschließend legen die Ermittler den Zeitplan für die Durchführung der Sitzungen für den Teilnehmer fest.

Ethikgenehmigungen:

Für gesunde Teilnehmer: Ref.-Nr.: S-18-352 Für Patienten: NHG DSRB Ref.-Nr. 2018/01036

METHODEN NEUROIMAGING-GERÄTE Die NIRS- und EEG-Daten werden mit NIRSport (LLC NIRx Medical Technologies) gesammelt. Ersteres besteht aus 8 Beleuchtungsquellen und 8 Erkennungssensoren mit zwei Wellenlängen von 760 nm und 850 nm und ergibt 128 Datenkanäle mit einer Abtastrate von 62,5 Hz.

Letzteres ist ein tragbares 16-Kanal-EEG-System V-Amp mit aktiv-trockenen Elektroden (actiCAP Xpress), einer Bandbreite von 0 Hz (DC) – 500 Hz (-3 dB) und einer Abtastrate von bis zu 20.000 Hz. Beide Geräte sind leicht, tragbar und auf die Datenerfassung im Freien abgestimmt und können auf einer einzigen Kappe montiert werden, um den Teilnehmern die Unannehmlichkeiten einer langen Datenerfassung zu ersparen.

EXPERIMENTELLES DESIGN

Bei dieser Studie handelt es sich um eine nicht randomisierte klinische Studie innerhalb der Probanden. Alle Teilnehmer nehmen an vier Landschaftsbetrachtungssitzungen teil, während ihre Gehirne mit fNIRS und EEG abgebildet werden (beide Geräte in einer Kappe zusammengefasst). Außerdem füllen sie einen Fragebogen zur Bewertung des emotionalen Zustands aus (Profile of Mood States – POMS, [Shacham, 1983]). , Landschaftspräferenzfragebogen (Self-Assessment Manikin) und Beck Depression Inventory (BDI). Letzteres dient als Kontrolle für die extremen Werte in der gesunden Bevölkerung, d. h. wenn ein gesunder Teilnehmerwert zeigt, dass dieser Teilnehmer möglicherweise an einer nicht diagnostizierten Depression leidet, ihre Daten können aus der weiteren Analyse ausgeschlossen werden. Dem Teilnehmer mit einem hohen Depressionswert wird empfohlen, eine klinische Untersuchung durch einen Psychiater einzuholen. Die erste Sitzung findet im Forschungsraum auf dem BIGHEART-Gelände (Innenraumumgebung des Labors) statt, die drei verbleibenden Sitzungen an den drei vorausgewählten Außenstandorten (reale Landschaften) – siehe Tabelle 1.

Tabelle 1. Ort der Datenerfassungssitzungen und geschätzte Zeit der Teilnahme. Website-Adresse der Sitzung, geschätzte Zeit

1. Labor (drinnen) BIGHEART, 14 Medical Drive, Nr. 14-01. 50min
2. Standort 01 (im Freien) Therapeutic Garden @Hortpark, 33 Hyderabad Rd, Singapur 20min
3. Standort 02 (im Freien) Casa Clementi, Clementi Ave 1, Singapur 20min
4. Standort 03 (im Freien) Geschützter Gehweg, 32 New Market Rd, Singapur 20 Min

Indoor-Versuchsprotokoll Die erste, laborbasierte Sitzung beginnt mit der Einwilligung nach Aufklärung und dem Ausfüllen des POMS-Fragebogens (Profil of Mood State) vor dem Experiment. Der Teilnehmercode wird dann jedem Teilnehmer zugeteilt, seine persönlichen Daten werden nicht mehr in der Studie verwendet: Sie werden in Zukunft nicht mehr benötigt und müssen nicht gespeichert werden. Alle elektronischen Geräte im Raum sind auszuschalten, mit Ausnahme der notwendigen Datenerfassungsgeräte. Die Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit werden für alle Teilnehmer und Bedingungen gleich gehalten. Vor der Datenerfassung wird jedem Teilnehmer das multimodale NIRS- und EEG-Gerät auf dem Kopf positioniert.

Die Teilnehmer werden angewiesen, bequem auf einem Stuhl zu sitzen und, ohne zu sprechen oder sich zu bewegen, ruhig die vor ihnen angezeigten Landschaftsansichten zu beobachten, während gleichzeitig ihre Gehirnsignale mithilfe von NIRS und EEG aufgezeichnet werden. Die Ruhezustandsaktivität jedes Teilnehmers wird vor der Anzeige der Videos aufgezeichnet.

Es erfolgt eine 1-minütige Aufzeichnung des Ruhezustands (Grundlinie), gefolgt von der Anzeige von 9 Festbildvideos im Querformat, die 20 Sekunden lang angezeigt und jeweils dreimal in zufälliger Reihenfolge wiederholt werden, um eine Verzerrung der Reihenfolge zu vermeiden. Zwischen den Landschaften wird für 5 Sekunden ein Fixierungskreuz eingeblendet. Die Gesamtzeit für die Aufzeichnung des EEG/fNIRS-Signals beträgt also etwa 13 Minuten.

Danach füllt der Teilnehmer vier Fragebögen aus, darunter: (1) postexperimenteller POMS-Fragebogen, (2) Landschaftspräferenzfragebogen, (3) Depressionsskala (BDI-Fragebogen) und (4) soziodemografischer Fragebogen. Es gibt einige Fragen, die für einige Teilnehmer möglicherweise als heikel gelten. In diesem Fall dürfen sie eine unangenehme Frage überspringen.

Das gesamte Verfahren (einschließlich Erläuterung, Einholung der Einwilligung, Fragebogen und kognitive Aufgaben) sollte innerhalb von 50 Minuten abgeschlossen sein. Die während der Landschaftsbetrachtung aufgezeichneten fNIRS- und EEG-Signale sowie jede kognitive Aufgabe werden im Computer gespeichert.

Outdoor-Landschaftsexperiment mit multimodalem NIRS und EEG. In dieser Studie werden die Teilnehmer zur Sitzung vor Ort eingeladen, morgens (zwischen 10 und 12 Uhr) oder nachmittags (zwischen 14 und 16 Uhr). Für die Sicherheit der Teilnehmer und die Klangqualität des Studiendesigns muss das Wetter während der Sitzung normal sein: nicht zu heiß, trocken mit klarem oder teilweise bewölktem Himmel. Bei schlechten Wetterbedingungen (Regen, Sturm, Hitzewelle) werden die Sitzungen verschoben. Die Reisekosten für die Anfahrt eines Teilnehmers zu den Standorten sind in der Erstattung enthalten.

Aufgrund möglicher Störungen des öffentlichen Raums (insbesondere im Fall von Standort 03) können nur bis zu 2 Teilnehmer gleichzeitig an der Sitzung teilnehmen.

Nach dem Ausfüllen des vorexperimentellen POMS-Fragebogens werden die Teilnehmer vor eine tatsächliche Landschaftsansicht gesetzt und aufgefordert, diese ruhig und ohne Bewegung zu beobachten. Die Forscher werden die Außenhelligkeit mithilfe des Standard-Belichtungsmessers kontrollieren. Daher sollte die Datenerfassung vor Ort zur gleichen Tageszeit, bei ähnlichen Wetterbedingungen und unter Berücksichtigung aller anderen Faktoren (z. B. andere Besucher und andere Ablenkungen) durchgeführt werden Phänomene) auf ähnlichen Ebenen bei allen Teilnehmern.

Alle übrigen experimentellen Verfahren im Freien ähneln denen im Labor, außer dass keine Einwilligung vorliegt (die Unterzeichnung der Einwilligung erfolgt vor den Sitzungen im Freien), kein soziodemografischer Fragebogen und kein BDI-Fragebogen durchgeführt wird. Die Teilnehmer sitzen vor jeweils drei Landschaftsansichten an einem Standort und werden für die Basisaufzeichnung mit einer weißen Brille über die Augen gesetzt, um die Aussicht zu verdecken. Nach der Grundaufzeichnung beobachten sie 1 Minute lang passiv die Landschaftsansicht.

Nach der Datenerfassung werden die Geräte vom Kopf des Teilnehmers abgenommen und der POMS-Fragebogen wird durchgeführt.

Die Zeit der Teilnahme an der Outdoor-Sitzung wird daher kürzer sein und voraussichtlich 20 Minuten betragen.