Intermitterende hypoxi og balancekontrol

Procedure:

Dette er en cross-over designundersøgelse, der kræver 2 besøg (mindst 1 uges mellemrum). Femten yngre voksne og 15 ældre voksne vil blive rekrutteret. Deltagerne vil blive pseudo-tilfældigt tildelt til at modtage enten intermitterende hypoxi eller sham under det første besøg, og derefter skifte til at modtage sham eller intermitterende hypoxi under det 2. besøg.

Under hvert besøg vil deltagerne først udføre gang- og balancevurderinger (PRE), efterfulgt af protokollen for intermitterende hypoxi (eller sham) og derefter udføre gang- og balancevurderinger (POST) igen. Den samlede tid er cirka 2,5 time for hvert besøg.

Balance- og gangvurderinger Samtykkesprocessen og balance- og gangvurderinger finder sted i BEL 530.

Under balance- og gangvurderinger vil deltagerne blive bedt om at bære tætsiddende shorts og skjorte for nøjagtig markørpositionering. Cirka 39 reflekterende markører vil blive fastgjort til målsteder på individets krop (hoved, arme, håndled, hænder, krop, bækken, ben og fødder) i henhold til Vicon Full-Body Plug-In Gait Model.

Et studieteammedlem vil fastgøre overfladeelektroder over tibialis anterior og soleus musklerne for at registrere muskelaktiveringsmønstrene med et trådløst elektromyografi (EMG) system (Delsys Inc., Natick, MA). Dernæst vil et studieteam-medlem hjælpe deltageren med at bære en sikkerhedssele, der vil blive fastgjort til en overliggende støttebjælke.

Til balancevurdering vil deltagerne stå på løbebåndet med fødderne i skulderbreddes afstand. En 30-sekunders stillestående retssag vil blive optaget. Dernæst vil deltagerne blive instrueret i at opretholde en oprejst stilling, når løbebåndet skifter frem eller tilbage på ukendte tidspunkter (forstyrret stående). Løbebåndet vil flytte sig ca. 3 cm. Baseret på vores tidligere eksperiment er denne afstand tilstrækkelig til at udløse et svar uden at fremkalde et fald. Tre fremadgående og 3 baglæns løbebåndsskift vil blive leveret i en tilfældig rækkefølge. Til sidst vil deltagerne blive bedt om at lukke øjnene og gentage de stillestående og forstyrrede stående forsøg. Et 10-kameraers Vicon Nexus motion capture-system (Vicon, Oxford Metrics, UK) vil blive brugt til at optage hele kroppens kinematik. Jordreaktionskræfter under hvert bånd vil blive registreret. Et gelænder er placeret på hver side af løbebåndet.

Til gangvurderinger vil deltagerne gå på løbebåndet med deres komfortable og hurtige ganghastigheder. Den behagelige hastighed vil blive bestemt ved gradvist at øge løbebåndets hastighed, indtil deltageren bekræfter, at den når deres behagelige normale ganghastighed. Den hurtige hastighed vil blive bestemt ved gradvist at øge løbebåndets hastighed, indtil deltageren bekræfter, at den når den maksimale hastighed, som de kan gå sikkert. En 30-sekunders gangforsøg vil blive registreret for hver hastighed.

Efter vurdering af balance og gang vil et testholdsmedlem eskortere deltageren til BEL819 Clinical Exercise Physiology Laboratory for at udføre intermitterende hypoxi (eller sham).

Intermitterende hypoxi Intermitterende hypoxi vil blive udført i BEL819 Clinical Exercise Physiology Laboratory. Intermitterende hypoxi udføres rutinemæssigt i dette laboratorium (IRB-protokoller 2017090015, 2018110129, 2019070088 og 202005018). Intermitterende hypoxi bestående af et begrænset antal (5-10/dag) korte (4-10 min) anfald af mild hypoxi (iltniveauer mellem 10-12%) fører til kumulative og vedvarende gavnlige fysiologiske reaktioner. Foreløbige data indsamlet i Clinical Exercise Physiology Laboratory viser, at en iltfraktion på 11±1% svarer til en arteriel iltmætning på 80±2% hos midaldrende individer. Deltagerne vil sidde under hele vejrtrækningsprotokollen. Hypoksisk luft vil blive indåndet gennem en maske forbundet til en to-vejs ikke-genåndingsventil, som selv vil blive forbundet med en 5-liters ikke-diffuserende gaspose (Hans Rudolph, Inc, USA). Genåndingsposen vil blive forbundet til en certificeret gastank af medicinsk kvalitet, der indeholder 11 % ilt og en balance af nitrogen. Den intermitterende hypoksi-protokol vil bestå af otte 4-minutters cyklusser med indånding af hypoxisk luft afbrudt med normoksiske cyklusser, der indånder rumluft. Efter fire minutters hypoxi vil deltagerne blive skiftet tilbage til indåndingsluften i rummet indtil genmætning, hvilket tager cirka et minut. Når arteriel iltmætning når baseline-niveauer, vil deltagerne blive skiftet tilbage til at trække vejret med hypoxisk luft og begynde den næste hypoxiske cyklus. I modsætning til kronisk hypoxisk eksponering er risici forbundet med en akut hypoxisk eksponering på tre 4-minutters cyklusser minimale, og der blev ikke rapporteret bivirkninger under intermitterende hypoxi hos vores deltagere.

Under sham-tilstanden vil komprimeret luft (21% oxygen) fra en gastank blive leveret gennem hele protokollen i stedet for 11% oxygen. Deltagerne vil ikke modtage information om, hvilken tilstand (Intermitterende hypoxi eller sham) de oplever under forsøgene.

Pulmonal gasudveksling Åndedræt-for-ånde målinger af pulmonal gasudveksling såsom volumen af ​​ilt og kuldioxid, respirationsfrekvens, tidalvolumen, minutventilation og fraktion af indåndet oxygen vil blive bestemt fra et pneumotachometer (Ultima Cardio2, MGC Diagnostics, MN, USA) gennem den intermitterende hypoxi. Pneumotachometeret vil blive monteret mellem masken og den ikke-genåndende ventil i åndedrætskredsløbet. Pneumotachometeret, mundstykket og ikke-genåndingsventilen desinficeres i en 10 % blegemiddel- og vandopløsning i 60 minutter og skylles grundigt med postevand i 5 minutter mellem hver brug. Hver deltager vil have en ansigtsmaske, som kun vil blive brugt af ham/hende.

Hæmodynamik En arteriel bølgeform opnået ved fingerplethysmografi fra langfingeren på venstre hånd vil løbende blive registreret (NOVA, Finapres Medical Systems, Amsterdam, Holland) under den intermitterende hypoxi. Systolisk, diastolisk og middelarterielt tryk, hjertefrekvens, slagvolumen, hjertevolumen og total perifer modstand vil blive afledt fra den arterielle bølgeform, en metode, der er blevet valideret mod invasive foranstaltninger [9]. Alle data vil blive registreret i LabChart (Powerlab, ADInstruments Inc., CO, USA) til senere analyse.

Arteriel iltmætning Arteriel iltmætning vil løbende blive overvåget ved hjælp af pulsoximetri (NOVA, Finapres Medical Systems, Amsterdam, Holland) gennem hele den intermitterende hypoxi. Pulsoximetersonden påføres venstre hånds pegefinger.

Efter intermitterende hypoxi (eller sham), vil et testteammedlem eskortere deltageren tilbage til BEL530 for at udføre balance- og gangvurdering. Efter vurderingen vil et testholdsmedlem fjerne elektroderne og markørerne fra deltageren.