Miljøtemperaturers rolle i åndedrætskontrol

Krigere står ofte over for termiske stressfaktorer, der øger arbejdsbelastningen for åndedrættet (WOB), selv med livsstøttesystemer på plads. Både kulde- og varmestress øger WOB uafhængigt, uden at der kræves øget inspiratorisk modstand. Kuldestress stimulerer ventilationen og forårsager en tofaset bronkiolær respons: indånding af kold luft under hyperventilation fører til indledende bronkodilatation efterfulgt af bronkokonstriktion, som strammer bronkiolerne og øger luftstrømsmodstanden og dermed WOB. Krigere udsættes også for ekstrem varme, og hypertermi-induceret hyperventilation opstår, når kropstemperaturen når omkring 38,0°C, hvilket er signifikant korreleret med øget WOB under varmestress. Krigere oplever ofte disse miljømæssige stressfaktorer sammen med forhøjet åndedrætsmodstand, især under undervandsdykningsoveropgaver i varierende temperaturer eller i højtydende fly med OBOG'er udsat for ekstrem varme.

Der eksisterer et kritisk videnshul vedrørende, hvorvidt høj inspiratorisk modstand kombineret med termisk stress forstærker WOB, hvilket ændrer opfattelsen af åndedrættet samt kognitive og fysiologiske responser. Studiet vil undersøge WOB, åndedrætsopfattelse, kognitiv funktion og fysiologiske responser under kombineret inspiratorisk modstand og termisk stress (termoneutral, varme og kulde). Det formodes, at WOB vil øges under varme- og kuldestress, hvilket resulterer i større opfattelse af åndedrætsbesvær og nedsat kognitiv præstation sammenlignet med termoneutrale forhold.

Deltagere vil gennemføre 4 studiebesøg: et screenings-/orienteringsbesøg (Studiedag 0) efterfulgt af tre eksperimentelle besøg (Studiedag 1, Dag 2 og Dag 3). Deltagere vil blive instrueret i at undgå koffein, alkohol, stimulerende medicin, smertestillende/antiinflammatorisk medicin, cannabis og cannabisrelaterede produkter samt intens motion i mindst 24 timer før de eksperimentelle besøg. På Studiedag 0 vil deltagerne gennemføre en kort orienteringsåndedrætsopgave, hvor de vil trække vejret i 10 minutter gennem et 8-10 mm hul i enden af en tilpasset enhed, hvilket genererer en forudbestemt inspiratorisk modstand på 6-9,5 centimeter vand per liter per sekund (cmH2O/L/s). Under åndedrætsopgaven vil cerebrale vaskulære, kardiovaskulære og autonome aktivitetsresponser blive målt. Hvert 5. minut under åndedrætstesten vil deltagerne blive bedt om at vurdere åndedrætsintensitet og ubehag og udføre en inspiratorisk kapacitetsmanøvre. Kognitive vurderinger vil blive foretaget hvert 10. minut. Efter åndedrætsopgaven vil deltagerne gennemføre lunge- og åndedrætsmuskelfunktionstests.

Før de eksperimentelle besøg vil deltagerne blive randomiseret til den rækkefølge, hvori de udsættes for interventionsbetingelserne (varm, kold eller termoneutral). Ved ankomsten vil en øsofageal ballon blive placeret for at måle trykket omkring hjertet og lungerne. Deltagerne vil derefter blive placeret i et miljøkammer (for at kontrollere luftfugtighed) iført en speciel dragt, som tillader, at vand med forskellige temperaturer cirkulerer gennem slanger, hvilket vil udsætte dem for temperaturbetingelserne i cirka 30 minutter, før de fuldlængde åndedrætsopgaver påbegyndes. Under termoneutrale forhold vil 34°C vand cirkulere gennem den specielle dragt, mens deltagerne hviler i kammeret indstillet til 24°C og 40% rumfugtighed. Under kølebetingelsen vil 4°C vand cirkulere gennem den specielle dragt, mens deltagerne hviler i kammeret indstillet til 4°C og 10% rumfugtighed. Åndedrætsopgaven vil begynde, når øsofageal temperatur når -1°C og -2°C i forhold til baseline øsofageal temperatur. Under varmebetingelsen vil 50°C vand cirkulere gennem den specielle dragt, mens deltagerne hviler i kammeret indstillet til 40°C og 40% rumfugtighed. Åndedrætsopgaven vil begynde, når øsofageal temperatur når +1°C og +2°C i forhold til baseline øsofageal temperatur. Ved hvert eksperimentelt besøg vil deltagerne gennemføre en fuldlængde åndedrætsopgave, hvor de inspirerer mod en forudbestemt resistiv belastning i 60 minutter. Biometrisk overvågning vil blive udført kontinuerligt, og kognitive vurderinger samt deltagervurderinger under åndedrætsopgaverne vil blive foretaget efter 45 og 90 minutters eksponering for betingelsen. Der vil være en 7-dages udvasningsperiode mellem de eksperimentelle besøg.