Auswirkung einer chirurgischen Maske auf fMRT-Signale während der Arbeit und in Ruhe

Kommunikationsbiologie Band 5, Artikelnummer: 1004 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Das Tragen einer Gesichtsmaske ist zur Eindämmung der Ausbreitung von COVID-19 unerlässlich geworden und in den meisten Forschungseinrichtungen bei der Erfassung von fMRT-Daten zur Pflicht geworden. Hier untersuchen wir die Auswirkungen des Tragens einer chirurgischen Maske auf fMRT-Daten bei n = 37 gesunden Teilnehmern. Untersucht wurden Aktivierungen beim Fingertippen, beim emotionalen Gesichtsabgleich, bei Arbeitsgedächtnisaufgaben und in der Ruhephase. Vorläufige fMRT-Analysen zeigen, dass trotz der unterschiedlichen Maskenzustände Ruhezustandssignale und Aufgabenaktivierungen relativ ähnlich waren. Die funktionale Konnektivität im Ruhezustand zeigte bei eingeschalteter Maske im Vergleich zu ausgeschalteter Maske vernachlässigbare Dämpfungsmuster. Die aufgabenbasierte ROI-Analyse zeigte auch keinen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Maskenzuständen bei jedem untersuchten Kontrast. Ungeachtet der insgesamt unbedeutenden Auswirkungen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass das Tragen einer Gesichtsmaske während der fMRT kaum oder gar keinen signifikanten Einfluss auf den Ruhezustand und die Aufgabenaktivierung hat.

Der Ausbruch von COVID-19 Ende 2019 wurde im März 2020 von der Weltgesundheitsorganisation (WHO)1 zur globalen Pandemie erklärt. Die WHO empfahl das Tragen von Gesichtsmasken als wichtige Vorsichtsmaßnahme zur Kontrolle der Übertragungsraten des Virus. Das Tragen einer Gesichtsmaske verringert das Übertragungsrisiko erheblich und verringert somit die Wahrscheinlichkeit einer Übertragung von Mensch zu Mensch2. Die Empfehlung löste in Ländern auf der ganzen Welt heftige Debatten aus. Zu den Bedenken gehörten, dass das Tragen der Maske unangenehm und unbequem sein könnte und die Aktivitäten des täglichen Lebens beeinträchtigen könnte, sowie Fragen zu den Auswirkungen einer längeren Maskennutzung3,4.

Da MRT- (und fMRT-)Bildgebungsforschungseinrichtungen das Scannen langsam wieder aufnehmen, schreiben die meisten Einrichtungen die Verwendung von Gesichtsmasken bei menschlichen Probanden vor. Bevor das Tragen einer Maske während einer MRT-Untersuchung potenziell bedenklich wurde, haben nur wenige Studien die physiologischen und kognitiven Auswirkungen des Tragens einer Gesichtsmaske untersucht. Roberge und Kollegen untersuchten die zugrunde liegende Physiologie unter normalen Aktivitätsbedingungen (während sie eine N95-Maske trugen), wie beispielsweise langsames Gehen5,6. Obwohl die Autoren einen Anstieg des Widerstands um 3 % beim Einatmen feststellten, was auf einen höheren Bedarf an Luft/Sauerstoff (O2) hinweist, kamen sie zu dem Schluss, dass dies keinen signifikanten Einfluss auf die zugrunde liegenden physiologischen Prozesse hatte. Sie schlugen vor, dass vergleichsweise leichtere Masken, wie beispielsweise chirurgische Standardmasken, kaum oder gar keine Unterschiede in der Atemkapazität und der O2-Sättigung (dem Verhältnis von O2-gesättigtem Hämoglobin zum Gesamthämoglobin im Blut) hervorrufen könnten. Obwohl sich die oben genannten Studien auf O2-Unterschiede konzentrierten, werden Luftbedarf und Luftzusammensetzung am häufigsten durch Messungen des endexspiratorischen Kohlendioxids (EtCO2) untersucht, typischerweise weil sich sowohl eingeatmetes O2 (in reduziertem Volumen) als auch ausgeatmete Lungenluft (mit erhöhtem CO2) ansammelt beim Rückatmen) werden beim Aufsetzen einer gut sitzenden Maske gemischt. Obwohl diese Studien darauf hindeuten, dass die physiologischen Veränderungen während des Tragens einer Gesichtsmaske minimal sind, sind mögliche Auswirkungen auf Gehirnsignale und -aktivität noch nicht ausreichend untersucht. Darüber hinaus ist es bemerkenswert, dass arterielles Blut im Laufe der Zeit hauptsächlich aus erhöhtem CO2 (nach einem verringerten O2) besteht und das arterielle Gefäßvolumen, insbesondere in der grauen Substanz, beeinflussen kann, aber was noch wichtiger ist, BOLD fMRI-Signaländerungen aufgrund der Luftzusammensetzung sind am besten venös erworben, was bekanntermaßen direkt mit den Blutsauerstoffwerten korrespondiert (FETT).

BOLD fMRT wird hauptsächlich zur Untersuchung der Gehirnfunktion eingesetzt. Sowohl bei der Aufgabenherausforderung als auch im Ruhezustand hängt das BOLD-Signal von den Sauerstoff-Grundlinienwerten und -schwankungen sowie von Bedingungen ab, die den Sauerstoffverbrauch beeinflussen. Eine Möglichkeit, Veränderungen der zerebralen Sauerstoffversorgung zu untersuchen, war die Verwendung von Gas-Luft-Gemischen7. Eine andere Möglichkeit bestand darin, den Atem anzuhalten8. In Studien zum Anhalten des Atems werden die Teilnehmer gebeten, für einen bestimmten kurzen Zeitraum den Atem anzuhalten. Es wird erwartet, dass diese Aufgabe zu einer Verringerung des Sauerstoffgehalts und einer Ansammlung von CO2 im Blut, insbesondere in der Lunge, führt, was zu Hyperkapnie führt9,10.

Eine erste und sehr aktuelle Studie ging der Frage nach, ob das Tragen einer Gesichtsmaske einen Einfluss auf die fMRT-Messungen haben kann. Diese aktuelle Arbeit von Law et al. (2021) zeigten, dass das Tragen einer Gesichtsmaske während der fMRT höhere CO2-Werte induziert, die möglicherweise das BOLD-Signal beeinflussen, die Aufgabenaktivierung jedoch nur minimal beeinflussen11. Diese Arbeit ist eine der ersten, die sich mit der Sorge um mögliche Auswirkungen des Tragens einer Maske auf die fMRT-Aktivierung befasst. Allerdings waren die Schlussfolgerungen der Studie aufgrund der vergleichsweise kleinen Stichprobengröße (n = 8) und der Fokussierung auf eine sensomotorische Aufgabe begrenzt, während die Auswirkungen des Tragens einer Gesichtsmaske auf häufig verwendete kognitive, emotionale und Ruhezustand-fMRT-Paradigmen noch bestehen bleiben bestimmt.

In dieser aktuellen Studie, die auf einer aktuellen Neuroimaging-Studie basiert, die vernachlässigbare Auswirkungen11 des Tragens einer Maske zeigt, haben wir daher versucht, fMRT-Daten von Maskenzuständen (Maske an und Maske aus) sowohl für Ruhezustands- als auch für allgemeine Aufgabenparadigmen weiter zu untersuchen Innersubjektdesign in einer größeren Stichprobe von n = 35 gesunden Probanden.

Nachdem die Daten den Ausschlusskriterien für Kopfbewegungen (Translation < = 2 mm und Rotation < = 2o) unterzogen und anschließend die beeinträchtigten Bilder entfernt wurden, ergab sich eine endgültige Stichprobe von 35 rechtshändigen gesunden Teilnehmern (15 Männer, 20 Frauen, mittleres Alter der Männer =). 23,8 ± 1,13 Jahre, mittleres Alter der Frauen = 23,4 ± 1,04 Jahre) für alle weiteren Analysen, Tabelle 1. In Bezug auf SPO2 und HR ergab der gepaarte t-Test, dass, obwohl Mask-Off im Allgemeinen höher war, kein signifikanter Unterschied für Pre- Scan-O2 und Post-Scan-O2 zwischen Maskenzuständen. Außerdem fanden wir keine Unterschiede zwischen HR-Pre-Scan und HR-Post-Scan sowohl bei der Maske-an- als auch bei der Mask-off-Maskierung. Alle Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Bei den untersuchten Indizes beobachten wir relativ ähnliche ALFF und fALFF sowohl für Mask-on als auch für Mask-off. In beiden Staaten Signale über eine breite Palette von Netzwerken, insbesondere in den Standardmodusregionen (PCC und dLPFC) und Salience-Netzwerken (Insula), Abb. 1a–d. Der gepaarte t-Test zwischen Maske an und Maske zeigte keine Signifikanz (ein Schwellenwert bei p < 0,05, FDR-korrigiert). In Bezug auf ReHo (Abb. 1e, f) beobachten wir Korrelationen in den Netzwerken im Standardmodus und in visuellen Netzwerken sowohl für das Ein- als auch für das Ausschalten der Maske. Es gab keinen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Maskenzuständen, alle unkorrigierten gepaarten t -Testkarten sind in der ergänzenden Abbildung 1 dargestellt.

(a, b), (c, d) und (e, f) stellen einen t-Test mit einer Stichprobe dar, der für ALFF, fALFF bzw. ReHo im Mask-On- und Mask-Off-Zustand berechnet wurde. Die Ergebnisse sind Schwellenwerte bei p < 0,05, FDR korrigiert.

Für den rsFC (Abb. 2a, b) zeigte der in jedem Maskenzustand berechnete t-Test mit einer Stichprobe im Allgemeinen ähnliche Konnektivitätsmuster über alle 116 ROIs hinweg. Obwohl jeder Staat sowohl einen Anstieg als auch einen Anstieg innerhalb der regionalen Konnektivität verzeichnete, war der Zustand ohne Maske etwas höher als der Zustand mit Maske. Der gepaarte t-Test zeigte keinen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Maskenzuständen (p < 0,05, FDR, korrigiert).

a, b FC-Matrix aus 116 ROIs, die aus der AAL-Vorlage für alle Probanden für beide Maskenzustände extrahiert wurden. Der Farbbalken entspricht der Stärke der Z-Werte, die mithilfe des t-Tests bei einer Stichprobe berechnet wurden (p < 0,05, FDR-korrigiert).

Die dem Fingertippen entsprechende Spitzenaktivierung des gesamten Gehirns zeigte robuste Aktivierungen innerhalb jedes Maskenzustands. Sowohl im maskierten als auch im maskierten Zustand finden signifikante Aktivierungen im ergänzenden motorischen Bereich (SMA) und im postzentralen Gyrus, fusiformen und calcarinus der visuellen Netzwerke, im Kleinhirn, im Nucleus caudatus und in einigen Schläfenregionen statt, Abb. 3a , B. Der Unterschied zwischen der Aktivierung von Masken- und Nicht-Masken-Aufgaben war nicht signifikant (gepaarter T-Test, p < 0,05).

a Bereiche, die mit der Aufgabe „Fingertippen“ im Maske-auf-Zustand verbunden sind. b Aktivierte Regionen im Mask-off-Zustand. Alle gezeigten Regionen wurden auf einen Schwellenwert von p < 0,05 festgelegt, FDR-korrigiert und unter Verwendung eines t-Tests bei einer Stichprobe innerhalb jedes Maskenzustands berechnet. L linke Hemisphäre, R rechte Hemisphäre, > größer als.

In dieser Aufgabe haben wir zunächst die Gehirnbereiche bestimmt, die den Effekt der Aufmerksamkeit und der emotionalen Verarbeitung zwischen dem Tragen und dem Abnehmen der Maske zeigten. Bei der emotionalen Aufgabe für beide Zustände befinden sich die aktivierten Regionen im Thalamus, im mittleren/anterioren Cingulat, im präfrontalen Kortex und im Hippocampus. Aktivierungen, die durch wütende, im Gegensatz zu glücklichen bzw. neutralen Bildern hervorgerufen wurden, waren im Cingulum- und Hippocampus-Zustand im Allgemeinen größer, während die Maske abgenommen wurde, im Vergleich zum Zustand mit eingeschalteter Maske, Abb. 4a–d. Der Kontrast des glücklichen Gesichts zum neutralen Gesicht zeigte eine relativ ähnliche regionale Aktivierung im Allgemeinen im motorischen Bereich, im mittleren cingulären und hinteren cingulären Gyrus sowie im Hippocampus, Abb. 4e, f.

(a, b: wütende Gesichter > glückliche Gesichter), (c, d: wütende Gesichter > neutrale Gesichter) und (e, f: glückliche Gesichter > neutrale Gesichter) geben den berechneten Kontrast für die emotionalen Reize an, die zwischen den beiden Maskenzuständen präsentiert werden. jeweils. Die am häufigsten berechneten Aktivierungen treten im visuellen, Hippocampus, mittleren/anterioren cingulären und präfrontalen Kortex auf (clusterkorrigierter Schwellenwert bei p < 0,05). L linke Hemisphäre, R rechte Hemisphäre, > größer als.

Diese Aufgabe umfasst drei Bedingungen mit unterschiedlicher Arbeitsspeicherauslastung (0-back, 1-back und 2-back). Die 0-Rückseite wurde als Basisspeicherlast verwendet. Ein ähnliches Aktivierungsmuster trat im dorsolateralen präfrontalen Kortex (dLPFC) sowohl bei aktivierter als auch deaktivierter Maske und bei jeder Speicherbelastung auf. Die aktivierten Bereiche sind zwischen den Zuständen mit eingeschalteter Maske und ausgeschalteter Maske vergleichsweise ähnlich, Abb. 5a – f. Es gab keinen signifikanten Aktivierungsunterschied zwischen den Zuständen mit eingeschalteter und ausgeschalteter Maske.

(a, b: erste Speicherauslastung > Grundlinie), (c, d: zweite Speicherauslastung > Grundlinie) und (e, f: zweite Speicherauslastung > erste Speicherauslastung) zeigen das Aktivierungsmuster für jeden Speicherauslastungskontrast innerhalb jedes Maskenzustands . Das Aktivierungsmuster ist unter beiden Bedingungen identisch (Aktivierungscluster-korrigierter Schwellenwert von p < 0,05). L linke Hemisphäre, R rechte Hemisphäre, > größer als.

Für die drei unabhängigen Aufgaben wurde eine ROI-Analyse durchgeführt (ROIs siehe Methoden). Gepaarte t-Tests (Schwellenwert p < 0,05) wurden anhand der extrahierten Parameterschätzwerte für die ROIs im Zustand „Maske eingeschaltet“ und „Maske ausgeschaltet“ berechnet. Die Fingertippaufgabe zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen Mask-on und Mask-off im Vermis_6 bzw. im SMA (Abb. 6a, b). Für das Emotional-Face-Matching-Experiment gab es für keinen der untersuchten Kontraste (wütend > glücklich, wütend > neutral und glücklich > neutral; Abb. 7a–c) in der Amygdala einen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Maskenzuständen (Abb. 7d). . Ebenso gab es bei der Arbeitsgedächtnisaufgabe keinen signifikanten Unterschied im 1-Rücken > 0-Rücken- und 2-Rücken > 1-Rücken-Kontrast, der aus den ROIs (Abb. 8a – c) der beiden Regionen (Abb. 8d) ermittelt wurde ).

a zeigt die für alle Probanden extrahierten Betagewichte, die aus den beiden ROIs in (b: SMA (x = 10, y = −4, z = 58) und vermis_6 (x = 6, −70, z = −16)) dazwischen abgeleitet wurden das Auf- und Abziehen der Maske. Unterschiede zwischen den beiden Maskenzuständen, die an den ROIs berechnet wurden, wurden mittels gepaartem t-Test ermittelt (p < 0,05). Die Fehlerbalken geben Standardfehler an, ns nicht signifikant. L linke Hemisphäre, R rechte Hemisphäre, > größer als SMA zusätzlicher motorischer Bereich.

(a: wütendes Gesicht > glückliche Gesichter, b: wütende Gesichter > neutrale Gesichter und c: glückliches Gesicht > neutrale Gesichter) zeigt die Betagewichte, die für alle Probanden extrahiert wurden, abgeleitet aus den beiden ROIs in (d: linke Amygdala (x = −24, y = −2, z = −32) und rechte Amygdala (x = 26, y = −6, z = −28) zwischen den Zuständen „Maske an“ und „Maske aus“. Der Unterschied zwischen den beiden an den ROIs berechneten Bedingungen betrug über gepaarten t-Test (p < 0,05, Bonferroni korrigiert). Die Fehlerbalken geben Standardfehler an, ns nicht signifikant. L linke Hemisphäre, R rechte Hemisphäre, > größer als, Amyg Amygdala.

(a: wütende Gesichter > glückliche Gesichter, b: wütende Gesichter > neutrale Gesichter und c: glückliche Gesichter > neutrale Gesichter) zeigt die für alle Probanden extrahierten Betagewichte, abgeleitet aus den beiden ROIs in (d: oberer Frontalgyrus, medial (x = 2, y = 54, z = 20) und hinterer cingulärer Kortex (PCC; x = 2, −44, z = −28)). Der Unterschied zwischen den beiden Bedingungen wurde mittels gepaartem t-Test untersucht (p < 0,05, Bonferroni korrigiert). Fehlerbalken zeigt Standardfehler, ns nicht signifikant, L linke Hemisphäre, R rechte Hemisphäre, > größer als.

Wir verwendeten Ruhezustands- und aufgabenbasierte Ansätze, um zu untersuchen, ob das Tragen einer chirurgischen Maske die fMRT-Signale während des Scannens beeinflussen könnte. Im Allgemeinen beobachteten wir konsistente Ruhezustandssignale und Aufgabenaktivierung zwischen den beiden Maskenzuständen. (1) Es gab keine signifikanten rsFC-Unterschiede zwischen „Maske an“ und „Maske aus“ auf der Ebene des gesamten Gehirns. (2) Der Gesamtbefund in den Aufgabenexperimenten zeigte ein relativ ähnliches Aktivierungsmuster sowohl im „Maske an“- als auch im „Maske aus“-Zustand mit keine signifikanten Unterschiede in den Aktivierungen. Unsere Ergebnisse bestätigten daher das Fehlen von Auswirkungen des Maskentragens auf die in 11 beobachteten Aktivierungsmuster und erweiterten die Ergebnisse auf zusätzliche kognitive und emotionale Aufgaben sowie die fMRT im Ruhezustand.

Die RS-Signalanalyse zeigte relativ ähnliche ALFF-, fALFF- und Konnektivitätsschwankungen in ReHo. Beim Tragen der Maske zeigten sich bei allen drei Messungen unbedeutende Unterschiede im Vergleich zum Tragen der Maske. Die statistischen Unterschiede (unkorrigiert, ergänzende Abbildung 1) deuten darauf hin, dass es eine geringfügige Variation im Luftgemisch gibt (möglicherweise durch CO2-Anreicherung, während des Tragens der Maske, wie ebenfalls beschrieben). in11), was zu einer leichten Aktivierungsänderung zwischen den beiden Maskenzuständen führt, aber der Effekt ist unbedeutend und spiegelt keine zugrunde liegenden Signalunterschiede während der RS-fMRT wider.

Der rsFC zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Maskenzuständen, jedoch war das insgesamt gezeigte Konnektivitätsmuster vergleichbar, jedoch zeigte die Maske mit eingeschalteter Maske eine relativ unbedeutend geringere Konnektivitätsstärke im Vergleich zur Maske mit ausgeschalteter Maske, was möglicherweise auf den zunehmenden CO2-Gehalt im Luftgemisch zurückzuführen ist . Im Allgemeinen zeigten sowohl die drei Ruhezustandsmessungen als auch FC, dass die Maske auf im Vergleich zur Maske ohne Maske etwas niedriger ausfiel. Diese Beobachtung könnte das Ergebnis einer erhöhten zerebralen Durchblutung sein, die zu einem Rückgang des arteriellen SPO2 im Gegensatz zum Nettoanstieg des venösen O2 führt.

Zur Aufgabenanalyse zeigte die Fingertippaufgabe ähnliche Muster sowohl bei aufgesetzter als auch bei abgenommener Maske, insbesondere in den SMA-, Basalganglien- und Kleinhirnregionen. Frühere Studien haben gezeigt, dass SMA an verschiedenen Formen motorischer Aktivität beteiligt ist, beispielsweise an grundlegenden willkürlichen Bewegungen und bimanueller Koordination12,13. Außerdem wurden sequentielle und sich wiederholende Bewegungen mit der Aktivierung der Basalganglien in Verbindung gebracht14,15. Daher haben wir erwartet, dass diese Aktivierungsmuster sowohl im Zustand „Mask-on“ als auch „mask-off“ erkennbar sind. Unser Ergebnis stimmte mit11 überein, bei dem sie auch keinen Aktivierungsunterschied bei der sensorisch-motorischen Aufgabe feststellten.

Die Untersuchung der Aufgabe zur Zuordnung emotionaler Gesichter unter Verwendung neutraler Gesichter als Basis ergab, dass wütende Gesichter bei beiden Erkrankungen den präfrontalen Kortex aktivierten, wobei Unterschiede im mittleren Gyrus cinguli, im Thalamus, im visuellen Kortex, im Hippocampus und im dLPFC auftraten. Darüber hinaus traten sowohl bei wütenden als auch bei glücklichen Gesichtszuständen unter jedem Maskenzustand im Vergleich zum neutralen Gesichtszustand identische Aktivierungen auf. Bei der ROI-Analyse waren die BOLD-Signale bei eingeschalteter Maske für alle verschiedenen berechneten Kontraste niedriger als bei ausgeschalteter Maske.

Die Arbeitsgedächtnisaufgabe zeigte robuste Aktivierungen in Regionen wie dem dLPFC, dem visuellen Kortex, dem mittleren/anterioren Cingulat der SMA, dem Thalamus und dem PCC, die unter den beiden Mask-off-Zuständen erwartet wurden. In den Experimenten wurde gezeigt, dass ähnliche Aktivierungsmuster die entsprechenden kognitiven und Verhaltensreaktionen implizieren. Die Aktivierungen zwischen den beiden Maskenzuständen sind im gesamten Gehirn im Allgemeinen ähnlich, was darauf hindeutet, dass die Maske keinen Einfluss auf die allgemeinen Aufgabenaktivierungsreaktionen über die Speicherlasten hinweg hatte. Dies deutet auch auf eine ähnliche neuronale Aktivität für jede Gedächtnisbelastung hin und steht im Einklang mit Studien, die die Aufrechterhaltung des Arbeitsgedächtnisses beim Menschen untersuchen16. Obwohl diese Aktivierungsmuster in beiden Maskenzuständen nicht beeinträchtigt werden, haben einige Studien einen ähnlichen Effekt unter Hypoxiebedingungen gezeigt17. Die Leistung des Arbeitsgedächtnisses spiegelt eine stärkere Reaktion auf das BOLD-Signal wider, was einer größeren Aufgabenkompetenz entspricht, d. h. eine zunehmende Aufgabenschwierigkeit führt zu einer stärkeren Reaktion im Gehirn. Der PCC war im Einklang mit unseren Ergebnissen mit einer höheren Speicherlast verbunden18. Es wären jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um zu klären, ob die Auswirkungen auf einen zugrunde liegenden kognitiven Prozess zurückzuführen sind.

Es ist erwähnenswert, dass die Ergebnisse im Kontext von Einschränkungen betrachtet werden müssen. Erstens konnten wir zwar den SPO2 vor und nach dem Scan messen, dies spiegelt jedoch möglicherweise nicht die tatsächlichen BOLD-fMRT-Signaländerungen wider, verglichen mit der Messung von EtCO2 und einer Steuerung des Luftstroms im Scanner, wie in11,19. Zweitens war das Tragen der Maske vor dem Scan während der Versuchssitzung nur von kurzer Dauer. Wir haben das Experiment auch dahingehend geändert, dass eine kürzere Aufgabendauer vorgesehen ist, um eine minimale und bequeme Aufgabenausführung sowohl im Zustand mit aufgesetzter als auch ohne Maske sowie eine längere Tragedauer zu ermöglichen Der Masken-Vor- und Nachscan verbessert daher die Aufgabenantworten. Zukünftige Studien müssen die Auswirkungen eines längeren Maskentragens untersuchen und die Aufgabe separat durchführen. Auch die Verringerung des peripheren SPO2 als Schätzung der Sättigung des arteriellen Sauerstoffs – SaO2 – könnte mit Veränderungen in der grauen Substanz zusammenhängen und spekulativ bleiben

Insgesamt zeigten unsere Ergebnisse, dass bei allen Messungen, einschließlich Ruhezustand und Aufgabenaktivierung, sowohl der Zustand mit eingeschalteter Maske als auch der Zustand ohne Maske ähnliche Muster aufwiesen. Dies spiegelt möglicherweise die vernachlässigbare bis keine Auswirkung des Tragens einer chirurgischen Maske auf das fMRT-Signal wider. Im Wesentlichen bestätigen und ergänzen diese Ergebnisse die Ergebnisse in11, indem sie die Datengröße und die nützlichen Experimente erweitern, die die am häufigsten verwendeten Paradigmen in der fMRT widerspiegeln.

Siebenunddreißig rechtshändige, gesunde junge Erwachsene (Durchschnittsalter = 23,6; Bereich = 21–27) mussten in einer von zwei fMRT-Aufnahmesitzungen eine chirurgische Gesichtsmaske tragen. Alle Teilnehmer wurden aus einem Campus-Umfeld rekrutiert und waren alle Vollzeitstudenten auf Bachelor- oder Masterniveau mit mindestens 14 Jahren pädagogischer Ausbildung und einem lobenswerten IQ-Niveau. Alle Teilnehmer wurden vor dem Experiment einer gründlichen Untersuchung der Vitalkapazität (Schwäche der Atemmuskulatur, Lungenvolumen und Atemfrequenz) unterzogen, bevor sie im Krankenhaus der University of Electronic Science and Technology of China (UESTC) gescannt wurden. Um Probanden mit einem hohen Grad an Depression oder Angstzuständen in pathologisch relevantem Ausmaß auszuschließen, wurden die Teilnehmer anhand von zwei Skalen gescreent (Chinese Beck Depression Inventory, C-BDI20; State-Trait Anxiety Inventory, STAI21).

Vor dem Scannen übten alle Probanden die Aufgaben. Alle Studienverfahren wurden von der örtlichen Ethikkommission der UESTC genehmigt. Alle Probanden gaben ihr schriftliches Einverständnis zur Teilnahme an dieser Studie. Teil der Einwilligung waren die genauen Informationen zum Scanvorgang und zur psychologischen Begutachtung. Die Studie wurde von der Ethikkommission des klinischen Krankenhauses des Chengdu Brain Science Institute (CBSI) genehmigt und entsprach der neuesten Überarbeitung der Deklaration von Helsinki.

MRT-Daten wurden mit einem MRT-Scanner (3,0 T, Discovery MR750, GE, USA) gesammelt. Die Funktionsbilder wurden mithilfe einer Gradientenecho-Echo-Planar-Bildgebungssequenz aufgenommen. Die Scanparameter waren wie folgt: TR/TE = 2000 ms/30 ms; Sichtfeld = 240 × 240 mm2; Flipwinkel = 90°; Matrixgröße = 64 × 64 und Dicke = 4 mm. Axiale Schichtzahl = 42 mit Schichtdicke = 3 mm und Lücke = 0. Daten wurden sowohl für Ruhe- als auch für Aufgaben-fMRT sowohl für den Zustand mit eingeschalteter Maske als auch für den Zustand ohne Maske gesammelt. Die fMRT-Daten im Ruhezustand wurden in einem 8-minütigen Einzellauf mit 240 Bildvolumina erfasst. Die ersten fünf Bände des Ruhescans wurden verworfen, um eine stabile Längsmagnetisierung sicherzustellen. Während des Ruhezustands-Scans wurden die Teilnehmer angewiesen, einfach die Augen geschlossen zu halten und an nichts Bestimmtes zu denken.

Alle physiologischen und psychologischen Tests wurden vor den MRT-Scan-Sitzungen durchgeführt. Die ersten Schritte bestehen darin, die Teilnehmer zu bitten, sich fünf Minuten lang auszuruhen, um die Herzfrequenz zu senken. Der Scan-Abschnitt umfasste zwei Beurteilungen, bei denen die Teilnehmer nach dem Zufallsprinzip dem Tragen einer Maske (Maske auf) und dem Tragen einer Maske (Maske aus) zugeordnet wurden. Das bedeutet, dass die Probanden zweimal gescannt wurden. Wenn ein Proband mit aufgesetzter Maske in den Scanner eintritt, wird er/sie erneut ohne Maske gescannt und die SPO2-Sättigungen entsprechend gemessen. Bevor der Teilnehmer eine Maske aufsetzte, entfernten wir den Metallstreifen vom oberen Teil der Gesichtsmaske. Um den Effekt des Entfernens der Metallstreifen zu verringern, haben wir doppelseitiges Klebeband auf jede Maske geklebt, wo wir Metallstreifen entfernt haben, um die Gasdichtheit aufrechtzuerhalten. Für den Zustand mit aufgesetzter Maske absolvierten die Teilnehmer die folgenden psychologischen Tests: State-Trait Anxiety Inventory, Test Anxiety Inventory und Beck Depression Inventory-II. Die Teilnehmer übten die drei Aufgaben auch, ohne die Maske abzunehmen. Nach den psychologischen Tests wurde 3 Minuten lang ein Pulsoximeter am Zeigefinger angebracht, um die SPO2-Sättigung und die Herzfrequenz zu messen (im Folgenden als Pre-Scan-O2 bezeichnet). Anschließend betraten die Teilnehmer den Scanner. Nach Abschluss der MRT-Scans wurden die O2-Sättigung und die Herzfrequenz erneut gemessen (im Folgenden als Post-Scan-O2 bezeichnet). Die Ergebnisse der physiologischen Messungen wurden innerhalb jedes Maskenzustands vor und nach der MRT-Sitzung mithilfe des T-Tests verglichen. Die statistische Signifikanz wurde auf p < 0,05 festgelegt. Ein t-Test wurde verwendet, um den Unterschied innerhalb des Maskenzustands zu testen, und ein gepaarter t-Test wurde zwischen Maske an und Maske aus verwendet. Die statistische Signifikanz wurde bei p < 0,05 festgelegt.

Alle Bilder wurden mit DPARSF1 (http://rfmri.org/DPARSF) vorverarbeitet, wobei die folgenden Schritte angewendet wurden: Die Bildaufnahme zwischen den Schichten wurde zeitkorrigiert, Bilder wurden neu ausgerichtet, um mögliche Bewegungsartefakte zu entfernen, Bilder wurden auf eine Standard-EPI-Vorlage normalisiert, Jedes Motivbild wurde unter Verwendung der Vorlage des Montreal Neurological Institute (MNI) in einen Standardraum mit einer Auflösung von 3 × 3 × 3 mm verzerrt, und schließlich wurden die Bilder mit einem Gaußschen Kernel mit 8 mm Vollbreite bei halbem Maximum (FWHM) geglättet. Wir haben das globale Signal nicht zurückgeführt, da davon ausgegangen wurde, dass dies eine negative Korrelation einführt und das tatsächlich analysierte Signal verringert. Die Kopfbewegungsparameter wurden in den drei Richtungen (x, y, z) zusammen mit der Winkeldrehung auf jeder Achse (Nick-, Roll- und Gierachse) mithilfe des Friston-24-Parameter-Modells22 geschätzt. Wir haben den Bewegungsschwellenwert auf Translation < 2 mm und Rotation < 2° eingestellt, um extreme Kopfbewegungen zu vermeiden. Probanden mit Werten über den Schwellenwerten wurden von der weiteren Analyse ausgeschlossen. Die rahmenweise Verschiebung (FD)23 wurde für jedes Subjekt anhand der Formel ausgewertet;

wobei t die Anzahl der Zeitpunkte im fMRT ist; \({x}_{i}^{1}/{x}_{i}^{2}\),\({y}_{i}^{1}/{y}_{i}^ {2}\) und \({z}_{i}^{1}/{z}_{i}^{2}\) sind Translation und Rotation zum t-ten Zeitpunkt in alle drei Richtungen (x, y und z) und \(\triangle {d}_{{x}_{i}^{1}}={x}_{i}^{1}-{x}_{i-1}^{1} \)(Gleichung 2). Wir legen den mittleren Verschiebungsschwellenwert auf FD < = 0,5 fest.

Die gesamte Datenanalyse wurde mit der Software spm12 (https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12/) sowie mit spm12-abhängigen Skripten für Stapelberechnungen durchgeführt.

Für alle Probanden wurden unter beiden Bedingungen Signalmessungen im Ruhezustand berechnet, darunter die Amplitude niederfrequenter Fluktuationen (ALFF), die fraktionierte ALFF (fALFF) und die regionale Homogenität (ReHo). Das voxelweise ALFF-Maß ist die mittlere Quadratwurzel der Leistung in den gewählten Frequenzfenstern. Der fALFF gibt den relativen Beitrag von Schwingungen in einem ausgewählten Niederfrequenzbereich zu den Signalunterschieden über den gesamten angegebenen Frequenzbereich an. Bei dieser Berechnung wurde die Ähnlichkeit der Zeitreihen eines bestimmten Voxels mit denen seiner 27 nächsten Nachbarn voxelweise gemessen und dann jedem zentralen Voxel der Wert des Kendall-Konkordanzkoeffizienten (KCC) zugewiesen. Alle ALFF-Bilder wurden geschätzt, indem Leistungsspektren durch schnelle Fourier-Transformation extrahiert und die Summe der Amplituden innerhalb eines Niederfrequenzbands (0,01–0,08 Hz) berechnet wurden. Der fALFF wurde auch als Verhältnis der Amplitude innerhalb desselben Frequenzbereichs wie der ALFF zur Gesamtamplitude über den gesamten Frequenzbereich von 0,01–0,1 Hz berechnet. Wir haben den ReHo mit KCC berechnet. Die ReHo-Karte wurde mit einem 6 × 6 × 6 mm großen FWHM-Gaußkernel räumlich geglättet.

Wir haben den FC über DPARSF unter Verwendung des AAL-Gesamthirnatlas24 mit 116 ROIs berechnet. Von allen 116 ROIs wurden gemittelte Zeitverläufe ermittelt und eine voxelweise Korrelationsanalyse durchgeführt, um die FC-Karte zu erstellen. Die Korrelationskoeffizientenkarte wurde dann durch Fishers r-zu-z-Transformation in eine z-Karte umgewandelt, um die Normalität zu verbessern. Wir extrahierten außerdem die Korrelationsmatrizen für jeden Maskenzustand und führten gepaarte Tests zwischen Maske an und Maske aus durch.

Die Vorverarbeitungsschritte waren die gleichen wie für die Ruhezustandsdaten. Wir führten drei verschiedene Aufgaben für die Bedingungen mit und ohne Maske durch, darunter Fingertippen, emotionale Gesichtserkennungsaufgabe und Arbeitsgedächtnis. Diese Experimente stellen die grundlegenden motorischen, kognitiven und emotionalen Prozesse dar, die zur Bewertung der Wirkung der beiden Zustände verwendet werden können. Für jeden Probanden wurde eine statistische Analyse der ersten Ebene durchgeführt, indem ein auf 128 s eingestellter Hochpassfilter angewendet wurde. Anschließend wurde jeder Maskenzustand (Maske an und Maske aus) mithilfe der kanonischen hämodynamischen Funktion der Blockdesigns in den Experimenten modelliert . Um Aktivierungen innerhalb der Bedingung zu erkennen, wurden in jeder der Aufgaben statistische Berechnungen der zweiten Ebene durchgeführt. Die Kontraste wurden innerhalb jeder Bedingung für alle Aufgaben berechnet.

Obwohl einige Studien darauf hindeuten, dass die Exposition gegenüber einem relativ niedrigen O2-Spiegel, ähnlich einer leichten Hypoxie, die allgemeine Wahrnehmung und einige wichtige motorische Leistungen möglicherweise nicht beeinträchtigt25,26, gibt es auch Berichte, die darauf hinweisen, dass eine leichte Hypoxie komplexe kognitive Fähigkeiten wie Gedächtnis, Aufmerksamkeit usw. beeinträchtigen könnte eine Aufgabe, die die wahrnehmungsmotorische Leistung beinhaltet27,28. Basierend auf diesen Berichten haben wir die drei weit verbreiteten fMRT-Aufgaben ausgewählt, nämlich Fingertippen29,30, emotionale Gesichtserkennung31 und N-Back-Arbeitsgedächtnis32. Wir haben den gepaarten t-Test (p < 0,05) zwischen den beiden Bedingungen berechnet.

Wir haben in der aktuellen Studie eine Fingertipp-Aufgabe eingesetzt, da diese einfach ist und die subtile kortikale motorische Integrität messen und entsprechende motorische Aktivierungen bereitstellen kann, die mithilfe der fMRT beobachtet werden können. Außerdem bleiben O2-Modulationen als Reaktion auf BOLD-Fluktuationen während der motorischen Aktion gut erhalten33,34, was eine Abschätzung der neuronalen Aktivität bei einem reduzierten O2-Spiegel ermöglicht. Bei dieser Aufgabe wurden abwechselnd ein Kreuz und ein Satz präsentiert. Als die Aufgabe begann, wurde eine Fixierung präsentiert, die 34 Sekunden dauerte, dann wurde eine Anweisung, die gleichzeitig der Aufgabensatz war („Bitte bewegen Sie Ihren Finger“), präsentiert und dauerte 24 Sekunden, und dieses Muster wurde wiederholt. Mit Ausnahme der ersten Fixierung dauerten die restlichen Fixierungen sowie die Einweisung 24 Sekunden. Die Gesamtaufgabenzeit betrug 226 s.

In diesem Experiment verwendeten wir ein Block-Design-fMRT-Paradigma, das nachweislich Reaktionen auf wütende Gesichter35,36 in emotional verbundenen Regionen wie der Amygdala bestimmt. Wir haben die Aufgabe so geändert, dass sie aus 2 Durchgängen besteht und jeder Durchlauf 6 Blöcke mit Gesichtsreizen sowie 2 Blöcke mit nicht-gesichtsbezogenen Reizen umfasst. Wir nutzten die asiatischen Gesichtsreize aus der Datenbank für asiatische Gesichtsausdrücke37. Während der Gesichtsverarbeitungsblöcke wurden drei zustandsspezifische Gesichtsreize (glücklicher, wütender oder neutraler Gesichtsausdruck) auf dem Bildschirm präsentiert. Die Teilnehmer wurden gebeten, aus zwei Bildern auszuwählen (unten) und herauszufinden, welches mit dem Zielbild (oben) identisch war. Anschließend wurde eine Tastendruckreaktion durchgeführt, um die Ergebnisse aufzuzeichnen. Jeder Block umfasste 4 zustandsspezifische Versuche, die auf das Geschlecht abgestimmt waren. Während der nicht-gesichtsbezogenen Blöcke wurde ein Trio einfacher geometrischer Formen (Kreise und Ellipsen) auf dem Bildschirm präsentiert. Ebenso mussten die Teilnehmer eine der beiden Formen (unten) auswählen, die mit der Zielform (oben) übereinstimmte. Alle Blöcke begannen mit einer kurzen Anweisung („Face Match“ oder „Shapes Match“), die 2 Sekunden dauerte. Innerhalb jedes Blocks wurde jeder Versuch 4 s lang mit einem Interstimulusintervall (ISI) von 1–3 s (Mittelwert 2 s) präsentiert. Die Gesamtaufgabenzeit betrug 336 s.

Die Teilnehmer führten eine N-Back-Aufgabe38 durch, die aus Briefen bestand, die die Pflege und kontinuierliche Aktualisierung relevanter Arbeitsgedächtnisinformationen erforderten. Die N-Rücken-Aufgabe hatte zwei unterschiedliche Komplexitätsstufen: 1-Rücken- und 2-Rücken-Aufgaben, die auf das Durchhalten von Belastungen und die mentale Manipulation abzielten. Die Teilnehmer führten außerdem eine Kontrollaufgabe (0-zurück) durch, bei der sie gebeten wurden, einen vorgegebenen Buchstaben (z. B. ein „X“) zu identifizieren. Während der 1-zurück-Aufgabe mussten die Teilnehmer feststellen, ob der auf dem Bildschirm angezeigte Buchstabe (der „Ziel“-Stimulus) mit dem zuvor auf dem Bildschirm angezeigten Buchstaben (der „Stichwort“-Reiz) übereinstimmte. In ähnlicher Weise wurden die Teilnehmer während der 2-Back-Aufgabe gebeten, zu vergleichen, ob der auf dem Bildschirm angezeigte Buchstabe (der „Ziel“-Stimulus) mit dem Buchstaben vor dem zuvor auf dem Bildschirm angezeigten Buchstaben (der „Cue“-Stimulus) übereinstimmte. Die Teilnehmer wurden gebeten, durch Drücken der Tasten 2 oder 3 zu antworten, wenn das Ziel mit dem Hinweis identisch war bzw. sich davon unterschied. Um visuelle und phonologische Strategien zu reduzieren, verwendeten wir phonologisch geschlossene Buchstaben mit Groß- und Kleinschreibung. Somit wurden die folgenden Zeichen präsentiert: b, B, d, D, g, G, p, P, t, T, v, V. Den Teilnehmern wurde gesagt, sie sollten die Groß- und Kleinschreibung der Buchstaben ignorieren. Die Buchstaben wurden 500 ms lang mit einem festen Interstimulusintervall von 1500 ms präsentiert. Es gab 4 Läufe, jeder Lauf hatte 3 Blöcke (0-1- oder 2-Block) und jeder Block hatte 36 Versuche, darunter 12 Ziele. Vor jedem Aufgabenblock wurde 2000 ms lang ein Anweisungsbildschirm (0, 1 oder 2 zurück) angezeigt. Ein 4000 ms langer leerer Bildschirm trennte die Anweisungen vom Beginn des ersten Buchstabens. Aufgabenblöcke wurden durch ein 8000-ms-Fixierungskreuz getrennt. Die Gesamtaufgabenzeit betrug 270 s.

Um eine sensiblere Analyse zu ermöglichen, haben wir zusätzlich eine Analyse der Regionen von Interesse (ROIs) integriert. ROIs wurden mit der in SPM implementierten MarsBar-Toolbox39 erstellt (Radius 6 mm). Wir haben anatomische Masken für jede der Aufgaben definiert: Fingertippen (SMA; x = 10, y = −4, z = 58 und Vermis; x = 6, y = −70, z = −16), emotionale Gesichtserkennung (links). Amygdala; x = −24, y = −2, z = −32 und rechte Amygdala; x = 26, y = −6, z = −28) und Arbeitsgedächtnis (oberer Frontalgyrus, medial; x = 2, y = 54, z = 20 und hinterer cingulärer Kortex; x = 2, y = −44, z = 28). Diese ROIs basierten auf den metaanalytischen Gehirnregionen, die aus der Neurosynth-Datenbank (https://neurosynth.org/) abgeleitet wurden. Die gesamte ROI-Kennzeichnung basierte auf dem Automated Anatomical Labeling (AAL) atlas24 im MNI-Raum. Vor der Analyse wurde eine Mehrfachregression berechnet, um Aktivierungskarten zu erhalten, und anschließend wurden ROIs verwendet, um Parameterschätzwerte zu erhalten. Der gepaarte t-Test wurde verwendet, um die Differenz zwischen den Werten der beiden Bedingungen zu bewerten (signifikanter Schwellenwert auf p < 0,05 festgelegt).

Um die statistische Einfachheit und Reproduzierbarkeit unserer Ergebnisse sicherzustellen, haben wir einen zweistufigen Ansatz gewählt: Wir haben den Maskenzustand (Maske an und Maske aus) jedes Subjekts vor und nach dem Scannen zufällig bestimmt. Die von jedem Probanden gesammelten Daten wurden zunächst in Vor- und Nachscans gruppiert, die Ergebnisse für jede Maskenbedingung wurden später für alle n = 35 Probanden kombiniert. Wir verglichen die T-Maps, die sowohl aus dem Ruhezustandsexperiment als auch aus dem Aufgabenexperiment resultierten und jeweils aus einem t-Test bei einer Stichprobe für den Effekt innerhalb der Maskenzustände und einem gepaarten t-Test für den Effekt zwischen den Maskenzuständen im gesamten Gehirn bestanden ( ohne Voxel außerhalb des Gehirns).

Weitere Informationen zum Forschungsdesign finden Sie in der mit diesem Artikel verlinkten Nature Research Reporting Summary.

Alle Daten wurden von der Universität für elektronische Wissenschaft und Technologie in China erhalten. Die Daten sind bei den entsprechenden Autoren nach Annahme dieses Manuskripts und auf begründete Anfrage erhältlich. Alle Datenpunkte, die zur Erstellung statistischer Diagramme der ROI-Analyse in den Abbildungen verwendet wurden. 6, 7 und 8 sind in den Zusatzdaten 1 enthalten.

Weltgesundheitsorganisation. Archiviert: WHO-Timeline – COVID-19. Weltgesundheitsorganisation (2020).

Jefferson, T. et al. Körperliche Eingriffe zur Unterbrechung oder Reduzierung der Ausbreitung von Atemwegsviren: Systematische Überprüfung. BMJ 336, (2008).

Purushothaman, PK, Priyangha, E. & Vaidhyswaran, R. Auswirkungen der längeren Verwendung von Gesichtsmasken auf medizinisches Personal im Tertiärkrankenhaus während der COVID-19-Pandemie. Indischer J. Otolaryngol. Kopf-Hals-Chirurgie. 73, 59–65, https://doi.org/10.1007/s12070-020-02124-0 (2020).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Elisheva, R. Unerwünschte Auswirkungen einer längeren Maskennutzung bei medizinischem Fachpersonal während COVID-19. J. Infizieren. Dis. Epidemiol. 6, (2020).

Roberge, RJ, Coca, A., Williams, WJ, Powell, JB & Palmiero, AJ Physiologische Auswirkungen des N95-Filter-Atemschutzgeräts auf das Gesundheitspersonal. Atmung. Care 55, 569–577 (2010).

PubMed Google Scholar

Beder, A., Büyükkoçak, Ü., Sabuncuoǧlu, H., Keskil, ZA & Keskil, S. Vorläufiger Bericht über die durch chirurgische Masken induzierte Desoxygenierung während größerer chirurgischer Eingriffe. Neurocirugia 19, 121–126 (2008).

Artikel CAS Google Scholar

Toiyama, K. et al. Veränderungen der zerebralen Sauerstoffsättigung und des Blutflusses während der hypoxischen Gasbeatmungstherapie bei HLHS und CoA/IAA-Komplex mit deutlich erhöhtem pulmonalen Blutfluss. Zirkel. J. 74, 2125–2131 (2010).

Artikel Google Scholar

Thomason, ME, Burrows, BE, Gabrieli, JDE & Glover, GH Das Anhalten des Atems zeigt Unterschiede im fMRI BOLD-Signal bei Kindern und Erwachsenen. Neuroimage 25, 824–837 (2005).

Artikel Google Scholar

Markus, HS & Harrison, MJG Abschätzung der zerebrovaskulären Reaktivität mithilfe des transkraniellen Dopplers, einschließlich der Verwendung des Anhaltens des Atems als vasodilatatorischer Stimulus. Stroke 23, 668–673 (1992).

Artikel CAS Google Scholar

Bandettini, PA & Wong, EC Eine auf Hyperkapnie basierende Normalisierungsmethode für eine verbesserte räumliche Lokalisierung der Aktivierung des menschlichen Gehirns mit fMRT. NMR Biomed. 10, 197–203 (1997).

3.0.CO;2-S" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F%28SICI%291099-1492%28199706%2F08%2910%3A4%2F5%3C197%3A%3AAID-NBM466%3E3.0.CO%3B2-S" aria-label="Article reference 10" data-doi="10.1002/(SICI)1099-1492(199706/08)10:4/53.0.CO;2-S">Artikel CAS Google Scholar

Law, CSW, Lan, PS & Glover, GH Auswirkung des Tragens einer Gesichtsmaske auf den fMRI BOLD-Kontrast. Neuroimage 229, 117752 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Matelli, M. et al. Aktivierung präzentraler und mesialer motorischer Bereiche während der Ausführung elementarer proximaler und distaler Armbewegungen: eine PET-Studie. Neuroreport 4, 1295–1298 (1993).

Artikel CAS Google Scholar

Turesky, TK, Olulade, OA, Luetje, MM & Eden, GF Eine fMRT-Studie zum Fingertippen bei Kindern und Erwachsenen. Summen. Brain Mapp. 39, 3203–3215 (2018).

Artikel Google Scholar

Catalan, MJ, Honda, M., Weeks, RA, Cohen, LG & Hallett, M. Die funktionelle Neuroanatomie einfacher und komplexer sequenzieller Fingerbewegungen: eine PET-Studie. Brain 121, 253–264 (1998).

Artikel Google Scholar

Haslinger, B. et al. Die Rolle der lateralen prämotorischen, zerebellären und parietalen Schaltkreise bei der motorischen Sequenzkontrolle: eine parametrische fMRT-Studie. Cogn. Gehirnres. 13, 159–168 (2002).

Artikel Google Scholar

Courtney, SM, Petit, L., Haxby, JV & Ungerleider, LG Die Rolle des präfrontalen Kortex im Arbeitsgedächtnis: Untersuchung der Bewusstseinsinhalte. Philosophische Transaktionen der Royal Society B: Biologische Wissenschaften. 353, 1819–1828 (1998).

Artikel CAS Google Scholar

Wilson, BA Kognitive Funktionen erwachsener Überlebender einer zerebralen Hypoxie. Gehirninj. 10, 863–874 (1996).

Artikel CAS Google Scholar

Nagel, IE et al. Die Lastmodulation der BOLD-Reaktion und -Konnektivität sagt die Leistung des Arbeitsgedächtnisses bei jüngeren und älteren Erwachsenen voraus. J. Cogn. Neurosci. 23, 2030–2045 (2011).

Artikel Google Scholar

Fischer, JB et al. Zerebrale und systemische physiologische Auswirkungen des Tragens von Gesichtsmasken bei jungen Erwachsenen. Proz. Natl. Acad. Wissenschaft. USA. 118, e2109111118 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Wang, Z. et al. Zuverlässigkeit und Gültigkeit der chinesischen Version des Beck Depression Inventory-II bei Depressionspatienten. Chinesische Mentalität. Heilen. J. 25, (2011).

Julian, LJ Maße der Angst. Arthritis Care 63, (2011).

Friston, KJ, Williams, S., Howard, R., Frackowiak, RSJ & Turner, R. Bewegungsbedingte Effekte in fMRT-Zeitreihen. Magn. Resonanz. Med. 35, 346–355 (1996).

Artikel CAS Google Scholar

Power, JD, Barnes, KA, Snyder, AZ, Schlaggar, BL & Petersen, SE Falsche, aber systematische Korrelationen in funktionellen Konnektivitäts-MRT-Netzwerken entstehen durch die Bewegung des Subjekts. Neuroimage 59, 2142–2154 (2012).

Artikel Google Scholar

Tzourio-Mazoyer, N. et al. Automatisierte anatomische Markierung von Aktivierungen in SPM mithilfe einer makroskopischen anatomischen Parzellierung des MNI-MRT-Einzelsubjektgehirns. Neuroimage 15, 273–289 (2002).

Artikel CAS Google Scholar

Hewett, KJ, Curry, IP & Gaydos, SJ Subtile kognitive Auswirkungen mäßiger Hypoxie. Int. J. Appl. Flieger. Zucht. 10, (2010).

Paul, MA & Fraser, WD Leistung bei leichter akuter Hypoxie. Flieger. Sp. Umgebung. Med. 65, 891–899 (1994).

CAS Google Scholar

McCarthy, D., Corban, R., Legg, S. & Faris, J. Auswirkungen einer leichten Hypoxie auf die wahrnehmungsmotorische Leistung: ein Signalerkennungsansatz. Ergonomie 38, 1979–1992 (1995).

Artikel CAS Google Scholar

Nesthus, T., Rush, L. & Wreggit, S. Auswirkungen einer leichten Hypoxie auf die Pilotenleistungen in Flughöhen der Allgemeinen Luftfahrt. 89, 526–535 (1997).

Collyer, CE, Broadbent, HA & Church, RM Bevorzugte Raten für wiederholtes Klopfen und kategoriale Zeitproduktion. Wahrnehmung. Psychophyse. 55, 443–453 (1994).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, W., Forrester, L. & Whitall, J. Eine Anmerkung zur Zeit-Frequenz-Analyse des Fingertippens. J. Mot. Verhalten. 38, 18–28 (2006).

Artikel CAS Google Scholar

Chen, W., Lander, K. & Liu, CH Gesichter mit emotionalen Ausdrücken in Einklang bringen. Vorderseite. Psychol. 2, (2011).

Kirchner, WK Altersunterschiede bei der kurzfristigen Speicherung sich schnell ändernder Informationen. J. Exp. Psychol. 55, 352–358 (1958).

Artikel CAS Google Scholar

Kwong, KK et al. Dynamische Magnetresonanztomographie der menschlichen Gehirnaktivität während primärer sensorischer Stimulation. Proz. Natl. Acad. Wissenschaft. USA. 89, 5675–5679 (1992).

Artikel CAS Google Scholar

Bandettini, PA, Wong, EC, Hinks, RS, Tikofsky, RS & Hyde, JS Zeitverlauf EPI der menschlichen Gehirnfunktion während der Aufgabenaktivierung. Magn. Grund. Med. Rev. 25, 390–397 (1992).

Artikel CAS Google Scholar

Hariri, AR, Tessitore, A., Mattay, VS, Fera, F. & Weinberger, DR Die Amygdala-Reaktion auf emotionale Reize: ein Vergleich von Gesichtern und Szenen. Neuroimage 17, 317–323 (2002).

Artikel Google Scholar

Plichta, MM et al. Amygdala-Gewöhnung: ein zuverlässiger fMRT-Phänotyp. Neuroimage 103, 383–390 (2014).

Artikel Google Scholar

Gong, X., Huang, Y., Wang, Y. & Luo, Y. Die Überarbeitung des chinesischen Systems für affektive Gesichtsbilder. Chinesische Mentalität. Heilen. J. 25, (2011).

Braver, TS et al. Eine parametrische Studie zur Beteiligung des präfrontalen Kortex am menschlichen Arbeitsgedächtnis. Neuroimage 5, 49–62 (1997).

Artikel CAS Google Scholar

Brett, M., Anton, JL, Valabregue, R. & Poline, JB Analyse der Region von Interesse mithilfe einer SPM-Toolbox. Neuroimage 16, 769–1198 (2002).

Artikel Google Scholar

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Die National Natural Science Foundation of China (NSFC, Nr. 0561871420) unterstützte diese Arbeit.

Das Klinische Krankenhaus des Chengdu Brain Science Institute, MOE Key Laboratory for Neuroinformation, Center for Information in Medicine, School of Life Science and Technology, University of Electronic Science and Technology of China, Nr. 2006, Xiyuan Avenue, West Hi-Tech Zone, Chengdu, Sichuan, 611731, China

Benjamin Klugah-Brown, Yue Yu, Peng Hu, Elijah Agoalikum, Congcong Liu, Xiqin Liu, Xi Yang, Yixu Zeng, Xinqi Zhou, Benjamin Becker und Bharat Biswal

Martimos Imaging Center, Harvard Medical School, Charlestown, MA, 02129, USA

Xin Yu

Die University of Texas an der Dallas School of Behavioral and Brain Sciences, GR41800 W. Campbell Road, Richardson, TX, 75080-302, USA

Bart Rypma

Duke Institute for Brain Sciences, Duke University, Durham, NC, USA

Andrew M. Michael

Abteilung für Biomedizintechnik, New Jersey Institute of Technology, Newark, NJ, USA

Xiaobo Li & Bharat Biswal

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Konzeptualisierung: BK-B. und B. Biswal; Methodik, Datenanalyse und Verfassen des Original-Manuskriptentwurfs: BK-B.; Datenerfassung und -analyse – fMRT: YY, PH und EA; Experimentelles Design und Protokoll: CL, X. Liu, X. Yang, YZ, XZ und B.Becker; Schreiben, Rezension und Bearbeitung: X. Yu, BR, AMM, X.Li, B. Becker und B. Biswal.

Korrespondenz mit Benjamin Klugah-Brown oder Bharat Biswal.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Communications Biology dankt Michael Germuska und den anderen, anonymen Gutachtern für ihren Beitrag zum Peer-Review dieser Arbeit. Hauptredakteure: Jeanette Mumford, Karli Montague-Cardoso, Joao Manual de Sousa Valente und George Inglis.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Klugah-Brown, B., Yu, Y., Hu, P. et al. Auswirkung einer chirurgischen Maske auf fMRT-Signale während der Arbeit und in Ruhe. Commun Biol 5, 1004 (2022). https://doi.org/10.1038/s42003-022-03908-6

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Eingegangen: 12. August 2021

Angenommen: 29. August 2022

Veröffentlicht: 21. September 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-022-03908-6

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