중등도 저산소증에 대한 뇌 연결성 및 피질척수로 흥분성 (NEUROXIE)
뇌 연결성 및 중등도 저산소증에 대한 피질척수로 흥분성
연구 개요
상세 설명
저산소증은 정상 조건에 비해 산소(O₂) 이용 가능성이 감소된 상태를 의미합니다. 심한 저산소증은 유해한 영향으로 잘 알려져 있지만, 중등도 저산소증 - 특히 간헐적으로 적용될 때 - 혈압 조절 개선 및 에너지 대사 향상과 같은 심혈관대사 건강에 잠재적으로 유익한 효과를 생성할 수 있습니다.
동물 모델은 저산소증이 신경영양인자의 발현을 촉진하고, 신경가소성을 자극하며, 뇌혈관 기능을 향상시킬 수 있음을 나타냅니다. 인간에서는 여러 연구가 간헐적 저산소증이 지속적 저산소증보다 더 뚜렷한 심혈관대사 적응을 유도하고 노년층의 특정 인지 기능을 개선할 수 있음을 시사합니다. 최근 연구 결과는 또한 중등도 저산소증이 휴식 시 자발적 뇌 활동을 변화시키며, 특히 알파 주파수 대역에서 그러하여 기능적 뇌 네트워크에 가능한 영향을 시사합니다.
그러나 중등도 저산소증이 휴식 상태 뇌 역학에 미치는 영향은 인간에서 아직 잘 문서화되지 않았습니다. 따라서 관련된 잠재적 적응 과정을 더 잘 이해하고 뇌 건강 최적화를 위한 비약물적 중재로서 간헐적 저산소증의 관련성을 평가하기 위해 뇌의 전기적 및 혈역학적 반응 모두에 대한 상세한 특성화가 필요합니다.
이 프로젝트의 주요 목표는 건강한 개인에서 지속적 및 간헐적 중등도 저산소증이 휴식 상태 뇌 역학에 미치는 영향을 평가하는 것입니다. 이를 위해 휴식 뇌 활동의 기능적 표지자를 추출하기 위해 동시 EEG 및 fNIRS 기록이 수집될 것입니다. 부차적 목표는 중등도 저산소증이 뇌 연결성 및 피질척수 흥분성에 미치는 영향을 조사하는 것입니다.
이는 단일 센터 탐색적 기술 연구입니다. 각 참가자는 적어도 일주일 간격으로 분리되고 의사 무작위 순서로 제시된 세 번의 실험 세션(즉, 간헐적 저산소증, 지속적 저산소증, 정상산소증) 동안 평가될 것입니다. 저산소 기간 동안 말초 산소 포화도(SpO₂)는 85%에서 90% 사이를 목표로 할 것입니다.
- 세션 A: 지속적 중등도 저산소증 노출(30분)
- 세션 B: 간헐적 중등도 저산소증 노출(5분 저산소증 후 5분 정상산소증의 6주기)
- 세션 C: 30분 동안 정상산소증 노출
참가자는 fNIRS를 사용하여 EEG 활동과 혈역학적 신호(산화헤모글로빈[HbO₂] 및 탈산소헤모글로빈[HbR] 농도 측정을 통해)의 동시 기록을 가능하게 하는 캡을 착용할 것입니다. 우세한 손의 첫 번째 등쪽골간근 활동은 표면 근전도를 사용하여 기록될 것입니다. 기록 중(즉, 저산소증 또는 정상산소증 노출 중) 참가자는 어떠한 운동 활동이나 특정 인지 자극 없이 휴식 상태를 유지할 것입니다.
피질척수 흥분성은 각 저산소 노출 기간 전후에 TMS를 사용하여 평가될 것입니다. 이를 위해 우리는 휴식 운동 역치의 120%에서 TMS를 사용하여 반대측 운동 피질을 자극한 후 우세한 손의 첫 번째 등쪽골간근에서 운동유발전위의 진폭을 측정할 것입니다. 이 측정은 일차 운동 피질의 흥분성 변화에 기여하는 세 가지 피질내 기전의 효율성 평가로 보완될 것입니다: 단기 및 장기 간격 피질내 억제(각각 SICI 및 LICI), 그리고 피질내 촉진(ICF). 이러한 측정은 쌍자극 TMS 프로토콜을 사용하여 획득될 것입니다.
연구 유형
등록 (추정된)
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
연구 연락처
- 이름: Ségolène M. R. Guérin, PhD
- 전화번호: +33 3 74 00 82 13
- 이메일: segolene.guerin@univ-littoral.fr
연구 장소
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Hauts-de-France
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Loos, Hauts-de-France, 프랑스, 59120
- Eurasport
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연락하다:
- Serge Berthoin, PhD
- 전화번호: +33 3 74 00 82 02
- 이메일: serge.berthoin@univ-lille.fr
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참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
- 성인
- 고령자
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
설명
포함 기준:
- 18세에서 65세 사이의 남성 또는 여성
- 자기 보고된 신경학적 장애나 신경학적 상태(예: 간질, 뇌졸중, 뇌 또는 척수 수술, 다발성 경화증과 같은 운동 또는 감각 기능에 영향을 미치는 신경 질환, 또는 파킨슨병이나 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환)의 병력이 없는 건강한 오른손잡이 또는 왼손잡이 개인
- 정보에 입각한 동의를 제공하고 프랑스어에 충분한 숙련도를 가진 개인
- 사회 보장 제도에 가입되어 있거나 수혜자인 참가자
제외 기준:
- 체질량 지수(BMI)가 30 kg/m² 이상인 경우
- 진단받고 치료받지 않은 폐쇄성 수면 무호흡 증후군
- 정보에 입각한 동의를 제공할 수 없는 경우
- 심장(예: 허혈성 심장병, 심부전) 및/또는 호흡기 장애(예: 만성 폐쇄성 폐질환, 만성 호흡 부전, 지속적이거나 통제되지 않는 천식)의 병력
- 현재 흡연자
- TMS에 대한 금기 사항(예: 통제되지 않는 간질, 두개 내 금속 이물질, 보청기 또는 인공 와우, 이식된 자극기 또는 펌프, 두피 병변, 두개내압 상승, 뇌척수액 션트)
- 정신병적 약물 사용
- 법적 보호 또는 후견 하에 있는 개인
- 임신 중이거나 수유 중인 여성
- 포함 7일 이내에 항공 여행을 하거나 해발 1500미터 이상의 육지 고지대에 여행한 참가자
공부 계획
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 기초 과학
- 할당: 무작위
- 중재 모델: 크로스오버 할당
- 마스킹: 없음(오픈 라벨)
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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가짜 비교기: Normoxia
샴 조건은 저산소증 조건에서 사용된 것과 동일한 마스크를 통해 흡입된 주변 공기에 30분 동안 지속적으로 노출되는 것으로 구성됩니다.
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저산소증 조건에서 사용된 것과 동일한 마스크를 통해 주변 공기가 전달됩니다.
단일 및 쌍 펄스 TMS가 일차 운동 피질(M1)에 적용되어 피질척수 흥분성과 함께 피질 내 억제 및 촉진 메커니즘을 평가합니다.
운동 유발 전위는 우세한 손의 단무지 외전근(APB)에서 기록됩니다.
다른 이름들:
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실험적: 지속적 중등 저산소증
지속적인 저산소증에 노출되는 시간은 30분입니다.
말초 산소 포화도(SpO₂)는 85%에서 90% 사이를 목표로 합니다.
저산소 노출은 참가자가 편안하게 앉은 상태에서 휴식 중에 이루어집니다.
또한, 연구에 사용된 저산소 장치에는 최소 흡입 산소 농도(FiO₂)를 설정할 수 있는 안전 시스템이 장착되어 있습니다.
이 임계값은 10%로 설정되어 FiO₂가 이 값 이하로 떨어지지 않도록 보장합니다.
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단일 및 쌍 펄스 TMS가 일차 운동 피질(M1)에 적용되어 피질척수 흥분성과 함께 피질 내 억제 및 촉진 메커니즘을 평가합니다.
운동 유발 전위는 우세한 손의 단무지 외전근(APB)에서 기록됩니다.
다른 이름들:
고도 조건(상압 저산소증)은 OnePlus VA 장치(GO2Altitude, Biomedtech, 멜버른, 호주)를 사용하여 재현됩니다.
이 장치는 회사에서 개발한 특허받은 반투막 시스템을 통해 흡입 산소 분율(FiO₂)을 조절합니다.
이로 인해 참가자가 마스크를 통해 흡입하는 가스 혼합물이 생성됩니다.
이 장치는 목표 말초 산소 포화도(SpO₂ = 85-90%)에 따라 FiO₂를 실시간으로 조정하는 산소 감소 알고리즘을 포함하고 있습니다.
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실험적: 간헐적 중등도 저산소증
간헐적 저산소증 조건은 정상산소증의 5분 기간으로 끼워넣은 6회의 5분 저산소증 기간으로 구성됩니다.
저산소증 기간 동안 SpO₂는 85%에서 90% 사이를 목표로 합니다.
연속 조건과 마찬가지로, 저산소증 노출은 휴식 중에 이루어지며 참가자는 편안하게 앉아 있습니다.
저산소증 장치에는 최소 FiO₂를 정의할 수 있는 안전 시스템도 포함되어 있으며, 이 임계값은 10%로 설정되어 FiO₂가 이 값 이하로 떨어지지 않도록 합니다.
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단일 및 쌍 펄스 TMS가 일차 운동 피질(M1)에 적용되어 피질척수 흥분성과 함께 피질 내 억제 및 촉진 메커니즘을 평가합니다.
운동 유발 전위는 우세한 손의 단무지 외전근(APB)에서 기록됩니다.
다른 이름들:
고도 조건(상압 저산소증)은 OnePlus VA 장치(GO2Altitude, Biomedtech, 멜버른, 호주)를 사용하여 재현됩니다.
이 장치는 회사에서 개발한 특허받은 반투막 시스템을 통해 흡입 산소 분율(FiO₂)을 조절합니다.
이로 인해 참가자가 마스크를 통해 흡입하는 가스 혼합물이 생성됩니다.
이 장치는 목표 말초 산소 포화도(SpO₂ = 85-90%)에 따라 FiO₂를 실시간으로 조정하는 산소 감소 알고리즘을 포함하고 있습니다.
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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전기적 뇌 활동
기간: 개입 기간 동안 평가되며, 프로토콜 2일차, 3일차, 4일차에 평가됩니다.
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뇌파검사(EEG) 데이터는 SAGA 시스템(TMSi, 네덜란드 아인슈타인웨그)을 사용하여 기록됩니다.
이 시스템에는 64개의 Ag/AgCl 핀형 전극이 포함됩니다.
추가 전극은 왼쪽 또는 오른쪽 유양돌기에 배치됩니다.
주요 결과는 알파 주파수 대역 내의 스펙트럼 파워 변동입니다.
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개입 기간 동안 평가되며, 프로토콜 2일차, 3일차, 4일차에 평가됩니다.
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혈역학적 활성
기간: 개입 기간 동안 및 프로토콜 제2일, 제3일, 제4일에 평가됨.
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Brite 시스템(Artinis, Einsteinweg, 네덜란드)이 기능적 근적외선 분광법(fNIRS) 데이터를 수집하는 데 사용됩니다.
장비는 4개의 LED 방출기와 4개의 광다이오드 수신기로 구성됩니다.
관심 영역, 즉 배외측 전전두피질, 복내측 전전두피질 및 전전전두피질을 덮기 위해 9채널 몽타주가 설계됩니다.
주요 결과는 탈옥시헤모글로빈(HbR)의 변동입니다.
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개입 기간 동안 및 프로토콜 제2일, 제3일, 제4일에 평가됨.
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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척수피질 흥분성
기간: 세 가지 실험 세션(즉, 간헐적 중등도 저산소증, 지속적 중등도 저산소증, 정상 산소 상태) 각각에서 기저선과 중재 직후에 평가되었습니다.
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피질척수로의 흥분성은 일차운동피질에 적용된 경두개자기자극(TMS)을 사용하여 평가될 것입니다.
운동유발전위(MEPs)는 우세한 손의 단무지외전근(APB)에서 표면근전도를 사용하여 기록됩니다. 주요 결과는 I/O 곡선의 기울기입니다.
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세 가지 실험 세션(즉, 간헐적 중등도 저산소증, 지속적 중등도 저산소증, 정상 산소 상태) 각각에서 기저선과 중재 직후에 평가되었습니다.
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EEG 뇌 연결성
기간: 프로토콜 제2일, 제3일 및 제4일에 개입 전체에 걸쳐 평가됨.
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EEG 데이터를 사용하여 휴지 상태의 피질 연결성을 조사하며, 여기에 일관성 분석을 적용할 예정입니다.
결과 측정은 특정 주파수 대역(예: 알파, 베타)에 걸친 일관성 값을 통해 정량화된 피질 영역 간의 기능적 연결성 정도가 될 것이며, 이는 이러한 영역 간의 신경 활동 동기화를 반영합니다.
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프로토콜 제2일, 제3일 및 제4일에 개입 전체에 걸쳐 평가됨.
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fNIRS 뇌 연결성
기간: 프로토콜의 2일차, 3일차, 4일차에 중재 전반에 걸쳐 평가됨.
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fNIRS 신호를 통해 관심 피질 영역 간의 탈옥시헤모글로빈(HbR) 상관관계를 이용하여 휴지 상태의 피질 연결성을 조사할 것입니다.
결과 측정치는 이러한 영역 간의 기능적 연결 강도로, 혈역학적 변동의 상관 계수로 정량화되어 휴지 상태에서의 피질 활동 동조성을 반영합니다.
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프로토콜의 2일차, 3일차, 4일차에 중재 전반에 걸쳐 평가됨.
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공동 작업자 및 조사자
연구 기록 날짜
연구 주요 날짜
연구 시작 (추정된)
기본 완료 (추정된)
연구 완료 (추정된)
연구 등록 날짜
최초 제출
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기타 연구 ID 번호
- 2025-A02509-40
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약물 및 장치 정보, 연구 문서
미국 FDA 규제 의약품 연구
미국 FDA 규제 기기 제품 연구
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