Role teploty prostředí v řízení dýchání

Bojovníci často čelí tepelným stresorům, které zvyšují WOB, a to i při existujících podpůrných systémech pro život. Jak chladový, tak tepelný stres zvyšují WOB nezávisle na sobě, aniž by vyžadovaly zvýšenou inspirační rezistenci. Chladový stres stimuluje ventilaci a způsobuje bifázickou bronchiolární odpověď: vdechování studeného vzduchu při hyperventilaci vede k počáteční bronchodilataci následované bronchokonstrikcí, která stahuje bronchioly a zvyšuje odpor proudění vzduchu, a tím i WOB. Bojovníci jsou také vystaveni extrémnímu horku a hypertermií vyvolaná hyperventilace nastává, když teplota jádra těla dosáhne přibližně 38,0°C, což významně koreluje se zvýšeným WOB během tepelného stresu. Bojovníci často zažívají tyto environmentální stresory spolu se zvýšenou dechovou rezistencí, zejména během podvodních misí v různých teplotách nebo ve vysoce výkonných letadlech s OBOGs vystavených extrémnímu horku.

Existuje kritická mezera ve znalostech ohledně toho, zda vysoká inspirační rezistence v kombinaci s tepelným stresem zesiluje WOB, mění vnímání dýchání a kognitivní a fyziologické reakce. Studie bude zkoumat WOB, vnímání dýchání, kognitivní funkci a fyziologické reakce při kombinované inspirační rezistenci a tepelném stresu (termoneutrální, horko a chlad). Předpokládá se, že WOB se zvýší během tepelného a chladového stresu, což povede k většímu vnímání obtíží při dýchání a snížení kognitivního výkonu ve srovnání s termoneutrálními podmínkami.

Účastníci dokončí 4 studijní návštěvy: screeningovou/seznamovací návštěvu (Studijní den 0) následovanou třemi experimentálními návštěvami (Studijní den 1, den 2 a den 3). Účastníkům bude nařízeno vyhnout se kofeinu, alkoholu, stimulačním lékům, lékům proti bolesti/zánětu, konopí a produktům souvisejícím s konopím a intenzivnímu cvičení alespoň 24 hodin před experimentálními návštěvami. Ve studijní den 0 účastníci dokončí krátkou seznamovací dechovou úlohu, při které budou dýchat 10 minut otvorem o průměru 8-10 mm na konci upraveného zařízení, což vytvoří předem stanovenou inspirační rezistenci 6-9,5 centimetrů vody na litr za sekundu (cmH2O/L/s). Během dechové úlohy budou měřeny odpovědi mozkových cév, kardiovaskulární a autonomní aktivity. Každých 5 minut během dechového testu budou účastníci požádáni, aby ohodnotili intenzitu a nepříjemnost dýchání a provedli manévr inspirační kapacity. Kognitivní hodnocení budou prováděna každých 10 minut. Po dechové úloze účastníci dokončí testy funkce plic a dýchacích svalů.

Před experimentálními návštěvami budou účastníci náhodně přiřazeni k pořadí, ve kterém jsou vystaveni intervenčním podmínkám (horko, chlad nebo termoneutrální). Po příchodu bude zaveden jícnový balónek pro měření tlaku kolem srdce a plic. Účastníci pak budou umístěni do klimatické komory (pro kontrolu vlhkosti) při nošení speciálního obleku, který umožňuje cirkulaci vody různých teplot trubicemi, což je vystaví teplotním podmínkám přibližně na 30 minut před zahájením plnohodnotných dechových úloh. Během termoneutrálních podmínek bude 34°C voda proplachována speciálním oblekem, zatímco účastníci odpočívají v komoře nastavené na 24°C a 40% vlhkosti místnosti. Během chladové podmínky bude 4°C voda proplachována speciálním oblekem, zatímco účastníci odpočívají v komoře nastavené na 4°C a 10% vlhkosti místnosti. Dechová úloha začne, když jícnová teplota dosáhne -1°C a -2°C vzhledem k výchozí jícnové teplotě. Během horké podmínky bude 50°C voda proplachována speciálním oblekem, zatímco účastníci odpočívají v komoře nastavené na 40°C a 40% vlhkosti místnosti. Dechová úloha začne, když jícnová teplota dosáhne +1°C a +2°C vzhledem k výchozí jícnové teplotě. Při každé experimentální návštěvě účastníci dokončí plnohodnotnou dechovou úlohu, při které inspirují proti předem stanovenému odporovému zatížení po dobu 60 minut. Biometrické monitorování bude prováděno průběžně a kognitivní hodnocení a hodnocení účastníků během dechových úloh budou provedeny v 45. a 90. minutě expozice podmínce. Mezi experimentálními návštěvami bude dodrženo 7denní vyplavovací období.