低圧低酸素環境下での生理学実験へのテレサイエンス・システムの適用:CNV計測からみた評価

Abstract

Telescience is a system to achieve highly credible experiment in outer space directed by Principal Investigators (PI) on ground through teletools, and is inevitable to perform complicated physiological experiments that require flexible experimental sequences. For development and operation of telescience, preliminary experiments were performed under the hypobaric hypoxic condition in a testbedding. In this study, Contigent Negative Variation (CNV) was used as an objective index of attentiveness to evaluate credibility and adequacy of telescience experiments. In addition, a teletool which has been developed to determine CNV, was also evaluated in respect to operational effectiveness. As a result, it was demonstrated that CNV was a useful index to evaluate operation ability. In evaluation of the teletool, the up link image was effective in presentating, directing and discussing data from ground, especially in a phase requiring sophisticated manipulation. The down link data was improved to send only status data of device and statistic data on physiological and behavior indexes, which enabled: (1) reduction of information to 1/200; (2) decrease of PI's work; and (3) visualization and facilitation of data by making graph. On the other hand, as the system largely depend on the computer support, several problems occurred due to less communication with PSs.

宇宙飛行搭乗員の作業能力低下時におけるクルーケアなどの運用技術の取得を目的に、名古屋大学宇宙医学実験センターの低圧チャンバを軌道上実験室に想定し、低圧低酸素環境下での生理学実験をテーマにテストベッド実験を実施した。実験の信頼性および妥当性を高めつつ、作業の効率化、通信/データ量の削減、搭乗員科学者(PS)および実験科学者(PI)の作業負荷の軽減を図るため、偶発的陰性変化(CNV)計測のためのテレメータを開発し、PIの遠隔操作によるオンボード解析を実施した。被検者は軌道上のオペレータ1名とし、脳波の導出には銀塩化銀皿電極を用い、同時に左眼垂直EOG(眼球電図)をモニタした。測定は5000m相当の高度(0.53気圧)およびその前後0mで行った。気圧変化は100m/sで行われ、各高度に達してから20分経過後に測定を開始した。その結果、低圧低酸素負荷によるCNV面積の低下、視覚誘発電位の振幅低下、ボタン押し課題反応時間の延長および分散の増大、誤反応の増加およびポスト0m条件におけるアフターエフェクツの残存など、生理指標と行動指標の結果がよく一致しており、両指標とも先行研究により支持される。また、5000m条件での加算波形へのα波の混入は、光刺激によるα増強現象すなわち覚醒水準の低下を示している。したがって、低圧低酸素負荷により、皮質機能の低下、特に注意の持続の低下および認知機能の低下が起きたことがCNV実験から示された。この結果は同時に行ったクレペリン検査による作業能力評価の成績からも支持され、テレサイエンステストベッドとしてのCNV実験の信頼性、妥当性が検証された。