Влияние хирургической маски на сигналы фМРТ во время работы и отдыха

Биология коммуникаций, том 5, Номер статьи: 1004 (2022) Цитировать эту статью

1230 Доступов

1 Цитаты

19 Альтметрика

Подробности о метриках

Ношение маски стало необходимым для сдерживания распространения COVID-19 и стало обязательным при сборе данных фМРТ в большинстве исследовательских учреждений. Здесь мы исследуем влияние ношения хирургической маски на данные фМРТ у n = 37 здоровых участников. Были исследованы активации во время постукивания пальцем, эмоционального сопоставления лиц, задач на рабочую память и отдыха. Предварительный анализ с помощью фМРТ показывает, что, несмотря на разные состояния маски, сигналы состояния покоя и активации задач были относительно схожими. Функциональная связь в состоянии покоя показала незначительное затухание при включенной маске по сравнению с отключенной маской. Анализ рентабельности инвестиций на основе задач также не продемонстрировал существенной разницы между двумя состояниями маски при каждом исследуемом контрасте. Несмотря на в целом незначительные эффекты, эти результаты показывают, что ношение маски для лица во время фМРТ практически не оказывает существенного влияния на состояние покоя и активацию задач.

Вспышка COVID-19 в конце 2019 года была объявлена ​​Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ)1 в марте 2020 года глобальной пандемией. ВОЗ рекомендовала носить маски для лица в качестве одной из важных мер предосторожности для контроля скорости передачи вируса. Ношение маски значительно снижает риск передачи инфекции и, таким образом, снижает вероятность передачи вируса от человека к человеку2. Эта рекомендация вызвала горячие споры в странах по всему миру. Обеспокоенность заключалась в том, что ношение маски может быть неудобным и неудобным, мешая повседневной деятельности, а также вопросы о последствиях длительного использования маски3,4.

Поскольку исследовательские центры МРТ (и фМРТ) постепенно возобновляют сканирование, большинство учреждений требуют использования масок для лица у людей. До появления потенциальных опасений, связанных с ношением маски во время МРТ, лишь немногие исследования изучали физиологическое и когнитивное влияние ношения маски для лица. Роберж и его коллеги изучали основную физиологию в нормальных условиях активности (при ношении маски N95), например при ходьбе в медленном темпе5,6. Хотя авторы обнаружили увеличение сопротивления при вдохе на 3%, что означает более высокую потребность в воздухе/кислороде (O2), они пришли к выводу, что это не оказывает существенного влияния на основные физиологические процессы. Они предположили, что сравнительно более легкие маски, такие как стандартные хирургические маски, могут практически не вызывать различий в дыхательной способности и насыщении O2 (отношение насыщенного O2 гемоглобина к общему гемоглобину в крови). Хотя вышеупомянутые исследования были сосредоточены на различиях в O2, потребность в воздухе и состав воздуха чаще всего исследуются путем измерения содержания углекислого газа в конце выдоха (EtCO2), обычно потому, что как вдыхаемый O2 (в уменьшенном объеме), так и выдыхаемый легочный воздух (с повышенным содержанием CO2, накапливающимся в легких) во время повторного дыхания) смешиваются при надевании хорошо прилегающей маски. Однако, хотя эти исследования показывают, что физиологические изменения во время ношения маски минимальны, потенциальное влияние на сигналы и активность мозга все еще недостаточно изучено. Более того, примечательно, что артериальная кровь в основном будет состоять из повышенного содержания CO2 (вслед за снижением O2) с течением времени и может влиять на объем артериальных сосудов, особенно в сером веществе, но, что более важно, ЖИРНЫЕ изменения сигнала фМРТ из-за состава воздуха лучше всего приобретенный венозным путем, который, как известно, напрямую соответствует уровню кислорода в крови (ЖИРНЫЙ).

ЖИРНЫЙ фМРТ преимущественно используется для изучения функций мозга. Как при выполнении задания, так и в состоянии покоя ЖИРНЫЙ сигнал зависит от базового уровня и его изменений в кислороде, а также от условий, влияющих на потребление кислорода. Одним из способов изучения изменений оксигенации головного мозга является использование газовоздушных смесей7. Другой способ заключался в использовании задержки дыхания8. В исследованиях с задержкой дыхания участников просят задержать дыхание на определенный короткий период. Ожидается, что задание приведет к снижению кислорода и накоплению CO2 в крови, особенно в легких, что приводит к гиперкапнии9,10.