Εκτίμηση της νευροπλαστικότητας του φλοιϊκού αισθητοκινητικού δικτύου ως μέσο αξιολόγησης της παρέμβασης δημιουργίας περιβάλλοντος τεχνητής βαρύτητας μέσω ανθρώπινης φυγοκέντρου σε συνδυασμό με αεροβική άσκηση
Creators: name: Μήτσιου, Μαρία Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Ανθρώπινη φυγόκεντρος κοντού βραχίονα
Τεχνητή βαρύτητα (AG) και εκπαίδευση
Ηλεκτροεγκεφαλογραφικές και καρδιαγγειακές αλλαγές
Short Arm Human Centrifuge
Αrtificial gravity (AG) and training
Electroencephalographic and cardiovascular changes

description: Η παρούσα μελέτη προτείνει ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο για την αξιολόγηση του ευεργετικού ρόλου της προπόνησης με τεχνητή βαρύτητα (AG) σε συστήματα του ανθρωπίνου σώματος (καρδιαγγειακά, μυοσκελετικά και νευρικά). Χρησιμοποιεί ένα νέο πλαίσιο για τον ποσοτικό προσδιορισμό των ηλεκτροεγκεφαλογραφικών και καρδιαγγειακών αλλαγών που προκαλούνται από την εκπαίδευση με τεχνητή βαρύτητα (AG) που εκτελείται μέσω ανθρωποφυγόκεντρου κοντού βραχίονα. Πρωταρχικός στόχος ήταν να διερευνηθεί εάν η προτεινόμενη προπόνηση προκαλεί παρόμοιες φυσιολογικές αποκρίσεις με αυτές που παρατηρούνται κατά την όρθια στάση. Στην παρούσα μελέτη συμμετείχαν 24 υγιείς νέοι εθελοντές. Όλοι τους εκπαιδεύτηκαν σε μία μόνο συνεδρία μέσω συνδυασμού AG και ήπιας αερόβιας (ποδηλασίας) άσκησης. Η ένταση της προπόνησης κυμαινόταν από 0,5-2,0. Η Ανθρώπινη φυγόκεντρος κοντού βραχίονα είναι εξοπλισμένη με βιοϊατρικούς αισθητήρες για συνεχή παρακολούθηση καρδιαγγειακών και ηλεκτροεγκεφαλογραφικών παραμέτρων. Τα δεδομένα EEG χρησιμοποιήθηκαν για την εκτέλεση τόσο λειτουργικής συνδεσιμότητας όσο και ανάλυσης δικτύου. Το πρώτο μέρος της ανάλυσης επικεντρώθηκε στην επικύρωση του πρωτοκόλλου εκπαίδευσης σε περιβάλλον τεχνητής βαρύτητας. Μια μικτή ANOVA τριών κατευθύνσεων έδειξε μια στατιστικά σημαντική κύρια επίδραση της έντασης της προπόνησης στα χαρακτηριστικά του παγκόσμιου δικτύου [p&lt;0,001]. Οι διορθώσεις Bonferroni μεταξύ των επιπέδων έντασης αποκάλυψαν ότι τόσο το ΗΕΓ όσο και οι ιδιότητες του καρδιαγγειακού δικτύου κατά τη διάρκεια της κατάκλισης και της ορθοστασίας διαφοροποιήθηκαν σημαντικά σε σύγκριση με τα επίπεδα προπόνησης. Η καινοτομία της παρούσας μελέτης είναι η επικύρωση της υποδομής ανθρώπινης φυγόκεντρου κοντού βραχίονα στην Ελλάδα. Ενισχύει επίσης το επιστημονικό οπλοστάσιο μέσω ενός ισχυρού υπολογιστικού πλαισίου για να προτείνει το βέλτιστο πρωτόκολλο εκπαίδευσης για προπόνηση σε τεχνητή βαρύτητα σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά των συμμετεχόντων. Καταδεικνύει τη σκοπιμότητα της απόκτησης δεδομένων EEG κατά την εφαρμογή και προτείνει προσέγγιση μηχανικής μάθησης για τον καθορισμό της βέλτιστης δόσης παρέμβασης για κάθε συμμετέχοντα. Η αναδιοργάνωση του δικτύου του εγκεφάλου λαμβάνει χώρα τόσο από την άποψη της ροής πληροφοριών όσο και από την άποψη της τοπικής ικανότητας επεξεργασίας πληροφοριών. Η εκπαίδευση ήταν καλά ανεκτή και μπορεί να προκαλέσει νευροπλαστικές αλλαγές με πιθανή εφαρμογή τόσο στη διαστημική ιατρική όσο και στην αποκατάσταση.
description: The present study proposes an integrative framework for assessing the beneficial role of artificial gravity (AG) training on multiple physiological (cardiovascular, musculoskeletal, and nervous) systems. It employs a novel framework for quantifying electroencephalographic and cardiovascular changes induced by artificial gravity (AG) training performed through a short-arm human centrifuge. Its primary aim is to investigate whether the proposed training induces cortical similar physiological responses as those observed during the standing condition. The present study employed 24 healthy young volunteers. All of them were trained on a single session through a combination of AG and mild aerobic (cycling) exercise. The training intensity ranged from 0.5-2.0g. The Short Arm Human Centrifuge is equipped with biomedical sensors for monitoring constantly cardiovascular and EEG parameters. EEG data were used to perform both functional connectivity and network analysis. The first part of the analysis focused on the validation of the AG training protocol on the healthy cohort. A three-way Mixed ANOVA indicated a statistically significant main effect of training intensity in global network characteristics [p&lt;0.001]. Bonferroni corrections among the intensity levels revealed that both EEG and cardiovascular network properties during lying and standing conditions were significantly differentiated compared to the training levels. The novelty of the present study is the validation of the short arm human centrifuge infrastructure in Greece. It also enhances the scientific arsenal through a robust computational framework for suggesting the optimal training protocol for artificial gravity training according to the participants’ characteristics. It demonstrates the feasibility of EEG data acquisition while training and proposes machine learning approach for defining the optimal intervention dosage for each participant. Brain network reorganization occurs both in terms of information flow and local information processing capacity. The training was well-tolerated and may induce neuroplastic changes with a potential application to both space medicine and motor rehabilitation.