Muskel- og kropstemperaturreaktioner under op ad bakke og ned ad bakke

Primært mål: At ændre muskeltemperaturen uafhængigt af kerne- og hudtemperaturen, at undersøge eksistensen af ​​temperaturfølsomme nerveceller i menneskeligt muskelvæv.

I dyremodeller for termoregulatorisk kontrol er der identificeret flere steder for termisk sansning, herunder i musklen, venerne i huden og maven, rygsøjlen, øvre luftveje, bugvæggen, nedre spiserør, maven og tyndtarmen. I modsætning til disse dyremodeller, i menneskelige modeller af termoregulatorisk kontrol, er det typisk kun termiske input fra hjernen (normalt repræsenteret som "kerne" temperatur, med proxy-foranstaltninger truffet ved spiserøret, endetarmen, tarmen eller øregangen) i betragtning, sammen med yderligere input fra huden, der modificerer den centrale hjernes signalering.

Det begrænsede antal af anerkendte termisk følsomme steder hos mennesker skyldes sandsynligvis ikke et virkelig lille antal termisk følsomme loci, men snarere på grund af vanskeligheden ved at teste disse steder hos mennesker. Faktisk er den typiske model til at identificere termisk følsomme steder i dyr at berolige dem, kirurgisk åbne dem op, stimulere interesseområdet med en varm eller kold sonde og derefter måle termoregulatoriske reaktioner; en protokol, der er klart uacceptabel hos mennesker.

Understøtter ideen om, at manglen på anerkendte termisk følsomme lokaliteter skyldes testbegrænsninger snarere end en faktisk ikke-eksistens af fysiske lokaliteter, har hovedforskeren på den aktuelle applikation (Dr. Morris) har tidligere udført en række undersøgelser, der giver bevis for eksistensen af ​​termoreceptorer i menneskets underliv. Faktisk har nylige anmeldelser vedrørende menneskelig termoreguleringskontrol opdateret antallet af termisk følsomme steder til at inkludere maven.

I det foreliggende undersøgelsesforslag mener forskerne at have identificeret en protokol, som ville identificere en anden termisk følsom placering: menneskelig skeletmuskel.

Metoden til måling af varmebalance hos mennesker kan udtrykkes ved hjælp af følgende ligning:

M ± W = K ± C ± R + E

Hvor M er metabolisk energiforbrug, W er mængden af ​​energi, der udveksles med omgivelserne via mekanisk arbejde, K er ledning, C er konvektion, R er stråling og E er fordampning. Her, hvis M ± W overstiger K ± C ± R + E, vil der være varmelagring i kroppen, og kernetemperaturerne vil stige. Omvendt, hvis K ± C ± R + E overstiger M ± W, vil der være et netto varmetab fra kroppen, og kernetemperaturerne vil falde. Men da mennesker er homeotherme, vil kroppen typisk regulere sig selv, så begge sider af ligningen er lige store. Ved varmestress sker dette primært gennem en stigning i sveden, der øger fordampningsvarmetabet.

Ud fra ovenstående ville dette indikere, at hvis det eksterne arbejde manipuleres, mens metabolisk energiforbrug holdes konstant, kræves en proportional, omvendt ændring på varmetabssiden af ​​ligningen (primært gennem fordampning). En måde at manipulere eksternt arbejde på er ved at løbe med forskellige hældninger og fald, da mængden af ​​eksternt arbejde udført under løb kan beregnes som individets lodrette forskydning ganget med deres masse og acceleration på grund af tyngdekraften.

Denne type undersøgelsesprotokol er kun blevet anvendt to gange: begge gange i 1960'erne og begge med kun tre mandlige deltagere. I den første undersøgelse blev det observeret, at når man løb op ad bakke sammenlignet med fladland, var fordampningsvarmetabet lavere (på grund af nedsat svedtendens) med den nøjagtige mængde energi beregnet til, hvor meget der gik tabt til miljøet via eksternt arbejde (som det ville være forudsagt). Det var dog bemærkelsesværdigt, at kerne- og hudtemperatur - de to anerkendte termisk følsomme områder hos mennesker - var ens mellem de to forsøg. Tilsvarende i den anden undersøgelse, når man løb op ad bakke sammenlignet med fladland, faldt fordampningsvarmetabet (som følge af nedsat svedtendens) proportionalt med mængden af ​​varme tabt til eksternt arbejde fra at løbe op ad bakke. Også når man løb ned ad bakke sammenlignet med løb op ad bakke, steg det fordampende varmetab (på grund af øget svedtendens) i forhold til mængden af ​​varme, som blev opnået fra omgivelserne ved at løbe ned ad bakke. Igen var kerne- og hudtemperatur ens i alle tre forsøg.

Ændringen i fordampningsvarmetab (som følge af ændringer i svedtendens) kombineret med manglen på forskel i kerne- og hudtemperatur i begge undersøgelser tyder på eksistensen af ​​termoreceptorer på et andet kropsligt sted end i kernen og huden. Det mest sandsynlige område er benets muskler, som det blev bemærket af forfatteren i den anden undersøgelse. Årsagen til dette kan forklares i overensstemmelse hermed:

Forestil dig at køre på cykel. Den energi, der er nødvendig for at få en person til at bevæge sig, produceres i kroppen, men energien til at bremse en person produceres ved at aktivere deres bremser, hvilket forårsager friktion mellem bremserne og deres dæk og dækkene og vejen. Hvis en person skulle røre ved deres bremser og dæk efter at have aktiveret bremserne, ville både dæk og bremser føles varme på grund af den friktion, der bruges til at bremse personen. Mennesker har ikke eksterne bremser som cykler, men stoler i stedet på, at deres ben gør både acceleration og bremsning. Da der skal gøres mere arbejde for at overvinde tyngdekraften, mens man går op ad bakke sammenlignet med fladløb, vil den vandrette komponent (dvs. horisontal løbehastighed) vil være langsommere, når du løber med et tilsvarende metabolisk energiforbrug. Omvendt, når man løber ned ad bakke sammenlignet med fladland, bliver kroppen "hjulpet" af tyngdekraften, og derfor skal personen løbe hurtigere for at opretholde et tilsvarende energiforbrug. Følgelig opstår der flere bremsehandlinger i benene, mens du løber ned ad bakke, hvilket resulterer i mere friktionsbremsning og derfor mere varme lagret lokalt i musklen. Dette er dog endnu ikke bekræftet empirisk.

Det er vigtigt, at de to tidligere gennemførte undersøgelser, hvor eksternt arbejde blev manipuleret, mens metaboliske energiforbrug blev holdt konstant, omfattede udelukkende mandlige deltagere. Kvinder (i det mindste når de testes i de tidlige til midtfollikulære faser af menstruationscyklussen) ser ud til at have lavere kerne- og hudtemperaturer ved sluttræningen, men højere aktive/inaktive skeletmuskeltemperaturer sammenlignet med mænd efter træning. Derudover er mekanismer for hele kroppens fordampningsvarmetab svækket hos kvinder sammenlignet med mænd på grund af en lavere svedkirtelproduktion og svedhastighed. Denne kønsforskeleffekt ser ud til at blive større i udholdenhedstrænede versus utrænede populationer. Som sådan er det sandsynligt, at i situationer, hvor der kræves større fordampningsvarmetab for at rumme mere varme lagret lokalt i skeletmuskulaturen (dvs. løb ned ad bakke), vil hunner udvise en større stigning i muskeltemperatur i forhold til fladløb på grund af manglende evne. at øge svedhastigheden ud over en vis tærskel.

Derfor, hvis hypoteserne i denne undersøgelse bevises korrekte, vil resultaterne fra denne undersøgelse vise, at mennesker har termoreceptorer, der bor i andre områder af kroppen end kernen og huden, som kan påvirke varmetabsresponser fra hele kroppen. Ud over at give grundlæggende viden om, hvordan den menneskelige krop termoregulerer, kan disse resultater påvirke de gældende politikker vedrørende hele kroppens opvarmnings- og afkølingsprotokoller, der bruges i nødsituationer, atletiske og kirurgiske scenarier. I betragtning af den begrænsede mængde termoregulatorisk forskning, der har inkluderet kvinder, kan en vellykket gennemførelse af denne undersøgelse desuden påvirke kønsspecifik praksis for termisk sikkerhed.

Sekundært mål: Undersøg om muskeltemperaturen påvirker muskelblodgennemstrømningen og dermed hypotension efter træning.

Ud over at besvare spørgsmål vedrørende termoregulatorisk kontrol, kan det nuværende studiedesigns evne til uafhængigt at ændre muskeltemperatur fra hud- og kernetemperatur bruges til at besvare spørgsmål vedrørende effekten af ​​lokal muskeltemperatur på blodgennemstrømningen. Forhøjet muskeltemperatur er blevet forbundet med ændringer i kardiovaskulær kontrol og større vasodilatation efter træning i den tidligere aktive muskel. Muskler opvarmes dog typisk eksternt, hvilket samtidig ændrer hudtemperaturen, hvilket også har store effekter på lokal og hudens blodgennemstrømning. Følgelig vil den nuværende metodologi give os mulighed for at ændre muskeltemperaturen, samtidig med at kerne- og hudtemperaturen holdes konsistent mellem forsøgene, hvilket giver os mulighed for at studere den uafhængige effekt af muskeltemperatur på muskelblodgennemstrømningen. Desuden mener efterforskerne, at dette vil være det første forsøg på at sammenligne virkningerne af muskeltemperaturmedierede forskelle i muskelblodgennemstrømningen mellem mænd og kvinder.

Tertiært mål: Nedløbsløb, af samme varighed og intensitet som det foreslåede styrtforsøg i denne undersøgelse (dvs. 60 % af den maksimale iltoptagelse [VO2max], ved et -10 % fald, i 60 min.), bruges regelmæssigt til at studere træningsinducerede muskelskader. Specifikt har tidligere undersøgelser ansat mænd, der løber i 40 minutter ved 70 % VO2max ved et -10 % fald, 30 minutter ved 70 % VO2max ved et -15 % fald, 60 minutter ved 65 % VO2max ved et -10 % fald, 60 min. ved 65 % VO2max ved et -10 % fald, og kvinder, der løber i 60 minutter ved 75 % VO2max ved et -10 % fald. Det er især værd at bemærke, at selvom downhill-løb-induceret muskelskade er blevet undersøgt hos mænd og kvinder, er der kun udført én kønssammenligning inden for undersøgelsen. I denne undersøgelse, hvor deltagerne løb i 30 minutter ved 70 % af deres VO2max på en -15 % hældning, blev det observeret, at mandlige deltagere havde højere markører for træningsinduceret muskelskade sammenlignet med kvindegruppen, 24 timer efter træning. . Det skal også bemærkes, at ingen undersøgelser til dato har set på interaktionerne mellem køn og hældning (dvs. downhill vs flatland vs uphill) på muskelskader. Derfor har efterforskerne til hensigt at tage skridt til muskelskade, da efterforskerne alligevel udfører disse skråløbsforsøg.