Operatiiviset vaikutukset ja neurofysiologia osittaisessa painovoimassa (OPEN-PG)

Fysiologisen tallennuksen asetukset: Dr. Strangmanin NINscan-laitteet tukevat 64-kanavaista lähi-infrapunaspektroskopiaa (NIRS) sekä useita sähköfysiologisia ja niihin liittyviä mittauksia. NIRS-tyyny sijoitetaan siten, että se ulottuu oikean lateraalisen prefrontaalisen aivokuoren ja parietaalisen vestibulaarisen aivokuoren välillä, kun otetaan huomioon tutkittavana olevan työmuistin, spatiaalisen prosessoinnin ja vestibulaarisen aivojen toimintojen tyypillinen oikeanpuoleinen lateralisointi 2, 7, 22. Monierotusanturi auttaa poistamaan päänahan ja kallon hemodynaamisia häiriöitä fNIRS-signaalista 25, 27. Päähän ja ristiluulle asetetaan kiihtyvyysmittarit liikeartefaktien ja heilumisen havaitsemiseksi. Suunniteltuihin lisäantureihin kuuluvat EEG prefrontaalisissa ja parietaalisissa sijainneissa (esim. kansainväliset standardipaikat Fz/F7/P3 14) sekä kaksi elektrookulografiaanturia silmien liikkeiden mittaamiseen, 1 EKG-anturi sydämen toimintaa varten, kaksi kasvojen elektromyografiaanturia, ihon lämpötila ja elektrodermaalinen anturi toimintaa (EDA). Ihomerkkejä voidaan käyttää helpottamaan lentopäivän asettelua.

Vaihe 0: Lentoa edeltävä koulutus: Lentoa edeltävä koulutus keskittyy seuraaviin: (i) NINscan-järjestelmän käyttöönotto ja (ii) ROBoT-r-tehtävän suorittaminen ja (iii) asento huojua. Päivänä 1 koehenkilöt osallistuvat ~90 minuutin tutustumisistuntoon, jota seuraa 1. ~90 minuutin koulutus. Päivänä 2 koehenkilöt suorittavat toisen harjoituskerran. Jokainen harjoituskerta sisältää 10 minuutin lepotilan perusjakson, jonka aikana koehenkilöt istuvat hiljaa silmät auki (harjoittelemaan ja antamaan perustietoja esim. toiminnallinen liitettävyys, kallonsisäinen pulsatiteetti, verenpaine, EEG ja EDA), joita seuraa ROBoT-r- ja asennon heilahtelutehtävien suorittaminen.

NINscan: Tutustuminen sisältää ohjeet laitteistosta, itsestään käyttöönotosta, turvallisesta käytöstä ja perusvianmäärityksestä. Harjoituksia varten osallistujat ottavat laitteen käyttöön itse, mukaan lukien kaikki aivo- ja fysiologiset anturit, ja keräävät tietoja suorittaessaan ROBoT-r- ja asennon heilahtelutehtäviä ohjaajan valvonnassa koko ajan.

ROBOT-telakka: Osallistujat suorittavat ROBoT-r-koulutuksen julkaistun lähestymistavan 5 mukaisesti, mukaan lukien ohjeet (i) järjestelmäkomponenteista, (ii) suorituskykykriteereistä ja (iii) perusvianmäärityksestä. Harjoitteluistuntojen aikana osallistujat ottavat käyttöön ROBoT-r:n ja suorittavat koko harjoituksen (12 juoksua) seisoessaan posturografia-alustalla ja käyttäessään NINscan-skannausta.

Postural Sway: Tutustumisen aikana osallistujat oppivat pitämään turvallisesti pystyasennon Zibrio-Pro (Zibrio, Houston, TX) tietokoneistettu posturografia-alustalla. Tämä edellyttää seisomista pystyasennossa pää pystyssä, kädet vartalon vieressä ja jalat alustalla hartioiden leveydellä. Tämän jälkeen koehenkilöt tutustutaan vestibulaarisiin haasteisiin: (1) ±20⁰ dynaamisten pään kallistusvärähtelyjen suorituskyky 0,33 Hz tahdistettuna äänimerkillä 12, 13, (2) ympyrämäisesti pyörivän visuaalisen ärsykkeen katsominen ja vektorin tuntemusten raportoiminen ja (3) galvaaninen vestibulaaristimulaatiojärjestelmä. Harjoitukset eivät sisällä vestibulaarisia haasteita, vain harjoittele tasapaino-/posturografiatestauksella.

Vaihe 1: On-Ground (lentoa edeltävä) perustiedonkeruu Perustason tiedonkeruu (BDC): Harjoittelun jälkeen osallistujat osallistuvat kolmeen perustiedonkeruumenettelyyn, jotka jakautuvat kolmelle päivälle häiriövaikutusten minimoimiseksi. Jokainen istunto sisältää lepotauhoituksen, asennon heilahtelun, telakoinnin ja yhden kolmesta neurovestibulaarisesta haasteestamme (vastapainotettu mahdollisten järjestysvaikutusten minimoimiseksi).

BDC Rest Recording: Jokainen osallistuja täyttää Motion Sickness Susceptibility Questionnaire (MSSQ) -kyselyn ensimmäisenä 3. Sitten he ottavat käyttöön NINscan-tallennuslaitteen (kokeilijan valvonnassa) kulumaan koko BDC-jakson ajan, alkaen 10 minuutin lepotaallennusta.

BDC Postural Sway: Osallistujat suorittavat sitten asennon heilahtelutehtävän (yllä) käyttämällä NINscania seisoessaan tietokoneistetulla posturografia-alustalla saadakseen perustason heilahtelun 1 g:lla.

BDC-telakointi: Seuraavaksi osallistujat suorittavat 12 ROBoT-r-ajon sarjan. Juoksujen välissä pidetään lyhyitä lepoaikoja. Tämä tarjoaa perustiedot toiminnallisesti merkityksellisistä tehtävien suorituskyvystä 1 g:ssa.

BDC:n neurovestibulaariset haasteet: Ennakoivassa mallissamme (tavoite 3) tutkijat arvioivat osallistujien lentoa edeltäviä vasteita kolmeen neurovestibulaariseen haasteeseen, joista jokainen perustuu erityyppiseen sensoriseen syötteeseen. NINscan-tallenteet tallentuvat jokaisen altistusjakson ajan. Haasteet tarjotaan jokaisena 3 peräkkäisenä päivänä vastapainotetuissa tilauksissa. Akuuttien oireiden 11 arvioimiseen käytetään Likert-tyyppistä matkapahoinvointiasteikkoa (0-10), kun taas Motion Sickness Symptoms Questionnaire (MSSQ) annetaan ennen ja jälkeen jokaisen tiedonkeruun. Kaikki vestibulaarihaasteet suoritetaan Zibrio-posturografialevyllä seisten. Postural Sway -tallenteet alkavat 2 minuuttia ennen vestibulaarialtistusta ja jatkuvat 2 minuuttia altistuksen päättymisen jälkeen, kukin alla kuvatulla tavalla.

1. Galvaaninen vestibulaaristimulaatio (GVS) ja adaptaatio (sähkösyöttö) 1, 8, 9. Posturografia-alustalla seisovat osallistujat käyvät läpi 25 sekunnin GVS-jaksot mastoidiprosesseissa (lemitettynä lepojaksojen kanssa) käyttämällä näennäissatunnaista virran aaltomuotoärsytystä, joka koostuu summasta sinit (0,16, 0,33, 0,43, 0,61 Hz) huippuamplitudilla 5 mA. Nämä parametrit on suunniteltu jäljittelemään astronautien lennonjälkeistä sensorimotorista kokemusta 1. Sopeutumisen arvioimiseksi esitetään kolme kahdentoista vuorottelun sykliä 15 minuutin välein yhteensä 45 minuutin ajan.
2. Roll-vection ja adaptaatio (visuaalinen syöttö, ei-otoliitti) 10, 15, 23. Seisovat kohteet näkevät keskeistä kiinnitysristiä tietokoneen näytöllä. Harva tähtikenttä pyörii keskipisteen ympärillä (60 astetta/s), kun taas tähdet itse pyörivät samaan suuntaan vektorivaikutuksen tehostamiseksi (60 astetta/s) 10. Osallistujat painavat näppäintä aina, kun havaitaan vektorin (itsekierto visuaalisen ärsykkeen vastakkaiseen suuntaan), ja vapauttavat sen, kun havainto lakkaa 10. Ärsytysjaksot ovat 25 sekuntia pitkiä, ja niiden välissä on 25 sekuntia tyhjää näyttöä. Tyhjien näyttöjen aikana osallistujat raportoivat suullisesti vektorin havainnon voimakkuuden asteikolla 0-100 (0 = ei mitään, 50 = sama vektori kuin havaittiin ensimmäisessä, esitestatussa yksittäisessä altistumisessa maailmanlaajuisesti pyörivälle ärsykkeelle 10). Jälleen kolme kahdentoista ärsyke/tyhjä-altistuksen sykliä esitetään 15 minuutin välein yhteensä 45 minuutin ajan sopeutumisen arvioimiseksi.
3. Värähtelypään nousu (mekaaninen syöttö) 12, 13. Seisovat osallistujat joko pitävät päänsä pystyssä ja staattisena (HS) tai suorittavat jatkuvia ±20 dynaamisia värähtelyjä (pään dynaaminen, HD) 0,33 Hz:n tahdissa kevyiden kuulokkeiden kautta lähetettävällä äänimerkillä. Kuulokkeiden kautta tuleva valkoinen kohina peittää ulkoisen kuulon suuntavihjeet. Sopeutumisen arvioimiseksi suoritetaan kolme sykliä 12 HS- ja HD-vuorottelua 45 minuutin aikana.

Vaihe 2: Lentotietojen kerääminen

Lentotestaukset: Lentopäivänä osallistujat ovat valmiita paikan päällä NINscanin nopeaa käyttöönottoa varten. Matkapahoinvointilääkkeitä ei sallita näille osallistujille, koska ne häiritsevät tutkijoiden tekemiä neurovestibulaarisia mittauksia. Osallistujat nousevat Airbus A310 ZERO-G:hen ja kiinnittävät turvavyöt lentoonlähtöä varten. Lentoonlähdön jälkeen lentäjät lentävät lentokoneella tietylle ilmavyöhykkeelle, jossa paraabelit tapahtuvat. Muiden osallistujaryhmän jäsenten ja ohjaajan kanssa osallistujat siirtyvät sitten mökin alueelle. Osallistujat saavat Novespacelta ohjeet turvallisuuden ylläpitämiseksi parabolisen lennon aikana. Kun osallistujat saavuttavat vaakasuoran lennon, he käyttävät NIN-skannausta, aloittavat NINscan-nauhoituksen ja alustavat ROBoT-r-laitteiston. Jokainen osallistuja seisoo tietokoneistetulla posturografia-alustalla ja suorittaa kaksi tehtävää 10 paraabelin aikana kullakin painovoimakuormalla (ja vastaavien ajanjaksojen aikana vaakasuoralla 1 g:n lennon aikana): (1) toiminnallisesti merkityksellinen ROBoT-r-tehtävä ensimmäisille 7 paraabelille, ja (2) asennon heilahtelun arviointi kolmella viimeisellä paraabelilla. Tämänhetkisen aikataulun mukaisesti kullekin osallistujalle lennetään kaksi lentoa. Ensimmäinen lento sisältää kaikki n=12 osallistujaa ja lentää 31 paraabelia, joista ensimmäinen on yleissuunnistus. 4 koehenkilön ryhmät suorittavat samanaikaisesti kuvatut tehtävät 10 paraabelille ja vaihtavat sitten paikkaa seuraavan 4 henkilön ryhmän kanssa. Toisella lennolla kullekin osallistujalle kone lennättää jälleen 31 paraabelia, joista ensimmäinen on suunnattu. Sen jälkeen lennätetään 3 sarjaa 10 paraabelia, joista jokainen on asetettu eri painovoimatasolle (nimellisesti 0,25, 0,5 ja 0,75 g). Osallistujat suorittavat tehtäviä kaikkien kolmen 10 paraabelin ryhmän aikana, jotka ovat identtisiä 10 paraabelin kanssa 0:ssa. Suoritetaan lisäjakso vaakasuoralla lennosta, jossa osallistujat suorittavat jälleen samat tehtävät samalla aikajanalla, mutta 1 g:lla. Osallistujia tarkkailee tiiviisti koko ajan omistettu kokeilija ja/tai valjastetaan (Novespacen vaatimalla tavalla) turvallisuuden varmistamiseksi.

Jos osallistuja hyväksyy tietoisen suostumuksen valokuva-/videolausekkeen, heidän osallistumisestaan ​​voidaan ottaa valokuvia/videoita lennon aikana. Nämä otetaan joko osallistujan takaa tai kasvojen piirteet hämärtyvät ja ennen käyttöä missä tahansa esittely- tai julkaisumuodossa.

Osallistujille ei järjestetä lennon jälkeistä toimintaa.