部分重力下での操作パフォーマンスへの影響と神経生理学 (OPEN-PG)

生理学的記録のセットアップ: Strangman 博士の NINscan デバイスは、64 チャンネルの近赤外分光法 (NIRS) に加え、複数の電気生理学的測定および関連測定をサポートしています。 研究中の作業記憶、空間処理、および前庭脳機能の典型的な右側化を考慮すると、NIRS パッドは右側前頭前皮質から頭頂前庭皮質にわたるように配置されます 2、7、22。 マルチ分離プローブは、fNIRS 信号における頭皮と頭蓋骨の血行力学的干渉を除去するのに役立ちます 25、27。 モーションアーティファクトと揺れを検出するために、加速度計が頭と仙骨に配置されます。 計画されている追加センサーには、前頭前部および頭頂部の位置 (国際標準位置 Fz/F7/P3 14 など) の EEG に加えて、眼球運動を測定する 2 つの眼電図センサー、心臓活動用の 1 つの ECG センサー、2 つの顔面筋電図センサー、皮膚温度、および皮膚電気センサーが含まれます。アクティビティ (EDA)。 スキン マーカーは、飛行当日のセットアップを容易にするために使用できます。

フェーズ 0: 地上 (飛行前) 被験者トレーニング 飛行前トレーニング: 飛行前トレーニングは、(i) NINscan システムの自己展開、(ii) ROBoT-r タスクの実行、および (iii) 姿勢に焦点を当てます。揺れる。 1 日目、被験者は約 90 分の習熟セッションに参加し、その後、約 90 分の最初のトレーニング セッションに参加します。 2日目に、被験者は2回目のトレーニングセッションを実行します。 各トレーニング セッションには、被験者が目を開けて静かに座る 10 分間の安静状態のベースライン期間が含まれます (練習し、たとえば、トレーニングのベースライン データを提供するため)。 機能的接続性、頭蓋内拍動、血圧、脳波、およびEDA）、続いてROBoT-rおよび姿勢揺動タスクの実行。

NINscan: 理解には、ハードウェア、自己導入、安全な操作、および基本的なトラブルシューティングに関する指示が含まれます。 トレーニングセッションでは、参加者はすべての脳および生理学的センサーの取り付けを含むデバイスを自己展開し、インストラクターの監督の下、ROBoT-r および姿勢揺動タスクを実行しながらデータを収集します。

ROBoT ドッキング: 参加者は、(i) システム コンポーネント、(ii) パフォーマンス基準、および (iii) 基本的なトラブルシューティングに関する指示を含む、公開されたアプローチ 5 に従って ROBoT-r トレーニングを実行します。 トレーニング セッション中、参加者は ROBoT-r を展開し、姿勢撮影プラットフォームに立って NINscan を装着した状態でフル セッション (12 回の実行) を実行します。

姿勢の揺れ: 習熟中、参加者は、Zibrio-Pro (Zibrio、テキサス州ヒューストン) のコンピュータ化された姿勢撮影プラットフォーム上で直立姿勢を安全に維持する方法を学びます。 これには、頭を直立させ、腕を体の横に置き、足を肩幅の幅でプラットフォームに置き、直立して立ちます。 次に、被験者は前庭の課題に慣れることになります: (1) 可聴音のペースで 0.33 Hz で±20⁰ の動的頭部ピッチ-チルト振動の実行 12、13、(2) 円形に回転する視覚刺激を観察し、ベクトル感覚を報告する、(3) ガルバニック前庭刺激システム。 トレーニング セッションには前庭系の課題は含まれません。バランス/姿勢検査テストの練習のみを行います。

フェーズ 1: 地上 (飛行前) ベースライン データ収集 地上ベースライン データ収集 (BDC): トレーニング後、参加者は干渉の影響を最小限に抑えるために 3 日間に渡って 3 つのベースライン データ収集手順に参加します。 各セッションには、安静時の記録、姿勢の揺れ、ドッキング、および 3 つの神経前庭課題の 1 つ (潜在的な順序効果を最小限に抑えるためのバランス) が含まれます。

BDC 休憩録画: 各参加者は最初に乗り物酔い感受性アンケート (MSSQ) に記入します。 次に、NINscan 記録デバイスを (実験者の監視のもとで) 自己展開し、10 分間の休憩記録から始めて BDC 期間を通して装着します。

BDC 姿勢動揺: 参加者は、コンピューター化された姿勢撮影プラットフォームに立った状態で NINscan を使用して姿勢動揺タスク (上記) を実行し、1g でのベースライン動揺を取得します。

BDC ドッキング: 次に、参加者は ROBoT-r を 12 回実行します。 実行の間に短い休憩時間が入ります。 これにより、1g での運用上関連するタスクのパフォーマンスに関するベースライン データが提供されます。

BDC 神経前庭負荷: 私たちの予測モデル (目的 3) では、研究者は、それぞれ異なるタイプの感覚入力に基づいて、3 つの神経前庭負荷に対する参加者の飛行前の反応を評価します。 NINscan 録画は、各露光期間全体にわたって録画されます。 チャレンジは、カウンターバランスの順序で連続 3 日ごとに提供されます。 リッカート式乗り物酔いスケール (0 ～ 10) を使用して急性症状 11 を評価し、各データ収集セッションの前後に乗り物酔い症状アンケート (MSSQ) を実施します。 すべての前庭チャレンジは、Zibrio 姿勢撮影プレートの上に立った状態で実行されます。 姿勢の揺れの記録は、それぞれ以下に説明するように、前庭チャレンジの 2 分前に開始され、チャレンジの完了後 2 分まで継続されます。

1. 電気前庭刺激 (GVS) と適応 (電気入力) 1、8、9。姿勢撮影プラットフォームに立っている参加者は、合計から構成される擬似ランダム電流波形刺激を使用して、乳様突起全体にわたって 25 秒間の GVS を経験します (休憩期間が挟まれます)。 -of-sines (0.16、0.33、0.43、0.61 Hz) (ピークあり)振幅は5mA。 これらのパラメータは、宇宙飛行士の飛行後の感覚運動体験を再現するように設計されています 1。 適応を評価するために、12 の交代を 3 サイクル、合計 45 分間 15 分ごとに行います。
2. ロールベクションと適応（視覚入力、非耳石） 10、15、23。 立っている被験者は、コンピューターのモニター上で中央固視十字を見ることになります。 星のまばらなフィールドが中心点の周りで回転します (60 度/秒)。一方、星自体は同じ方向に回転してベクション効果を強化します (60 度/秒) 10。 参加者は、ベクション（視覚刺激の反対方向への自己回転）が知覚されるたびにキーを押し、知覚が終わったらキーを放します。 刺激期間の長さは 25 秒で、空白画面の 25 秒期間が挟まれます。 空白の画面の間、参加者はベクション知覚の強さを 0 ～ 100 のスケールで口頭で報告します (0 = なし、50 = グローバルに回転する刺激 10 への最初のプレテスト 1 回の曝露で知覚されたのと同じベクション)。 ここでも、適応を評価するために、15 分ごとに 12 回の刺激/ブランク曝露を 3 サイクル、合計 45 分間行います。
3. 振動ヘッドピッチ（機械入力） 12、13。 立った参加者は、頭を直立させて静的に保持する（HS）か、軽量ヘッドフォンから送信される可聴音のペースで0.33 Hzで±20の連続的なダイナミックピッチ振動（ヘッドダイナミック、HD）を実行します。 ヘッドフォンから供給されるホワイトノイズは、外部の聴覚方向の合図を覆い隠します。 適応を評価するために、HS と HD を 12 回交互に繰り返す 3 サイクルを 45 分間実施します。

フェーズ 2: 飛行データの収集

飛行テスト: 飛行当日、参加者は、NINscan を迅速に展開できるよう、地上で事前に計器を装着されます。 乗り物酔い防止薬は、研究者が行っている神経前庭測定を妨げるため、これらの参加者には許可されません。 参加者はエアバスA310 ZERO-Gに搭乗し、シートベルトを締めて離陸します。 離陸後、パイロットは放物線が発生する特定の空域まで航空機を飛行させます。 その後、参加者はグループの他のメンバーとインストラクターとともにキャビンのエリアに移動します。 参加者は放物線飛行中の安全を維持するための指示をNovespaceから受け取ります。 水平飛行に到達したら、参加者は NINscan を装着し、NINscan の記録を開始し、ROBoT-r 機器を初期化します。 各参加者は、コンピューター化された姿勢撮影プラットフォームの上に立ち、各重力負荷で 10 個の放物線を飛行中 (および 1g での水平飛行中の同等の時間)、次の 2 つのタスクを実行します。(1) 最初の 7 つの放物線に対する操作に関連する ROBoT-r タスク。 (2) 最後の 3 つの放物線での姿勢の揺れの評価。 現在の予定通り、各参加者につき 2 便のフライトが予定されています。 最初の飛行には n=12 人の参加者全員が参加し、31 個の放物線を飛行します。最初の飛行は一般的なオリエンテーション用です。 4 人の被験者からなるグループが 10 個の放物線に対して上記のタスクを同時に実行し、その後、次の 4 人の被験者からなるグループと交代します。 各参加者の 2 回目の飛行では、飛行機は再び 31 の放物線を飛行します。最初の飛行はオリエンテーションのためです。 その後、10 個の放物線を 3 セット、それぞれ異なる重力レベル (公称 0.25、0.5、0.75g) で飛行させます。 参加者は、0 での 10 個の放物線と同じ 10 個の放物線の 3 つのグループすべてでタスクを実行します。水平飛行の追加期間が実行され、参加者は同じタイムラインで同じタスクを 1g で再度実行します。参加者は専任の実験者によって注意深く監視され、安全性を確保するために（Novespace の要求に応じて）利用されます。

参加者がインフォームドコンセントの写真/ビデオ条項に同意した場合、飛行中に参加者の写真/ビデオ撮影が行われる場合があります。 これらは、プレゼンテーションや出版物の形式で使用する前に、参加者の後ろから撮影されるか、顔の特徴がぼかされて撮影されます。

参加者向けの飛行後のアクティビティはありません。