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Respiration and cardio-respiratory interactions during sleep in space: influence of gravity / Respiration et interaction cardio-respiratoire pendant le sommeil en apesanteur: influence de la gravité

by Pereira de Sá, Rui Carlos

Abstract (Summary)
Le principal objectif de ce travail est l’étude de l’influence de la pesanteur sur la mécanique respiratoire et le contrôle de la respiration, ainsi que sur les interactions cardio-respiratoires pendant les différents stades du sommeil. Le chapitre introductif présente le contexte général et les objectifs de la thèse. Des sections abordant le sommeil, la respiration, et l’interaction cardio-respiratoire y sont présentées, résumant l’état actuel des connaissances sur les effets de la pesanteur sur chacun de ces systèmes. Dans le deuxième chapitre, l’expérience “Sleep and Breathing in microgravity”, qui constitue la source des données à la base de ce travail, est présentée en détail. L’étude des signaux de longue durée requiert avant tout de disposer d’outils performants d’analyse des signaux. La première partie de la thèse présente en détail deux algorithmes : un algorithme de détection automatique d’événements respiratoires (inspiration / expiration) basé sur des réseaux neuronaux artificiels, et un algorithme de quantification de l’amplitude et de la phase de l’arythmie sinusale pendant le sommeil, utilisant la méthode des ondelettes. La validation de chaque algorithme est présentée, et leur performance évaluée. Cette partie inclut aussi des courtes introductions théoriques aux réseaux de neurones artificiels ainsi qu’aux méthodes d’analyse temps–fréquence (Fourier et ondelettes). Une approche similaire à celle utilisée pour la détection automatique d’événements respiratoires a été appliquée à la détection d’événements dans des signaux de vitesse du sang dans l’artère cérébrale moyenne, mesures obtenues par Doppler transcrânien. Ceci est le sujet de la thèse annexe. Ces deux algorithmes ont été appliqués aux données expérimentales pour extraire des informations physiologiques quant à l’impact de la pesanteur sur la mécanique respiratoire et l’interaction cardio-respiratoire. Ceci constitue la deuxième partie de la thèse. Un chapitre est consacré aux effets de l’apesanteur sur la mécanique respiratoire pendant le sommeil. Ce chapitre a mis en évidence, pour tous les stades de sommeil, une augmentation de la contribution abdominale en microgravité, suivi d’un retour progressif vers des valeurs observées avant le vol. L’augmentation initiale était attendue, mais l’adaptation progressive observée ne peut pas être expliquée par un effet purement mécanique, et nous suggère la présence d’un mécanisme d’adaptation central. Un deuxième chapitre présente les résultats comparant l’arythmie sinusale pendant le sommeil avant le vol, en apesanteur et après le retour sur terre. Le rythme cardiaque pendant le sommeil dans l’espace présente une moindre variabilité. Les différences NREM–REM observées sur terre pour les influences vagales et sympathiques sont accentuées dans l’espace. Aucun changement significatif n’est présent pour le gain et la différence de phase entre les les signaux cardiaque et respiratoire en comparant le sommeil sur terre et en apesanteur. La dissertation termine par une discussion générale du travail effectué, incluant les prin- cipales conclusions ainsi que les perspectives qui en découlent.
Bibliographical Information:

Advisor:Bersini, Hugues; Linnarsson, Dag; Naeije, Robert; van de Borne, Philippe; De Backer, Daniel; Paiva, Manuel; Gevenois, Pierre Alain

School:Université libre de Bruxelles

School Location:Belgium

Source Type:Master's Thesis

Keywords:wavelet analysis artificial neural networks heart rate variability respiratory mechanics

ISBN:

Date of Publication:06/12/2008

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