Auswirkungen der Sonnenstrahlung auf die menschliche Funktion und Kognition

Freiwillige wurden vier verschiedenen Umgebungsbedingungen ausgesetzt [zwei heiße Umgebungen: 30°C WBGT (1.: Lufttemperatur = 32,6°C; relative Luftfeuchtigkeit = 30 %; Windgeschwindigkeit = 0,5 m/s; Sonneneinstrahlung = 800 W/m2 und 2. Lufttemperatur = 40,6°C; relative Luftfeuchtigkeit = 30 %; Windgeschwindigkeit = 0,5 m/s; Sonneneinstrahlung = 0 W/m2) und zwei neutrale Umgebungen: 20°C WBGT (1.: Lufttemperatur = 19,1°C; relative Luftfeuchtigkeit = 30 %; Windgeschwindigkeit = 0,5 m/s; Sonneneinstrahlung = 800 W/m2 und 2. Lufttemperatur = 28,5 °C; relative Luftfeuchtigkeit = 30 %; Windgeschwindigkeit = 0,5 m/s; Sonneneinstrahlung = 0 W/m2] über eine gleiche Anzahl von Tagen. Die oben genannten Umgebungsszenarien wurden jedem Freiwilligen zufällig zugewiesen. Um die Voreingenommenheit der Teilnehmer zu minimieren, wurde der wahre Zweck der Studie vor den Freiwilligen verborgen. Selbstverständlich wurden nach Abschluss der Datenerhebung alle Freiwilligen über den wahren Zweck der Studie informiert und gaben ihr Einverständnis zur Auswertung und Veröffentlichung dieser Daten. Während dieser verblindeten, randomisierten, kontrollierten Studie nahmen alle Freiwilligen viermal an einem experimentellen Protokoll mit einer Gesamtdauer von 03:20:00 Uhr teil, nach einer Stunde Vorbereitung und Ausgangstests. Das Protokoll hatte drei Hauptzeiträume [Ruhe (zwei Stunden), Arbeit (Radfahren) bei 100 W (eine Stunde) und Erholung (zwanzig Minuten)]. Anthropometrische Daten [Alter; Körpergröße (Seca 213; seca GmbH & Co. KG; Hamburg, Deutschland); Körpermasse (BC1000, Tanita Corporation, Tokio, Japan); Körperfett (DXA-Scan: Lunar DPX Madison, GE Healthcare, Wisconsin, USA); und Magermasse (DXA-Scan: Lunar DPX Madison, GE Healthcare, Wisconsin, USA)] wurden zwei Tage vor den Experimenten gesammelt.

Freiwillige wurden vor den Experimenten euhydratisiert. Der Hydratationsstatus wurde mit einem tragbaren Refraktometer (ATAGO Ltd, Tokio, Japan) beurteilt und gemäß den aktuellen Richtlinien entweder als euhydratisiert (USG < 1,020) oder dehydriert (USG ≥ 1,020) bestimmt. Der Wasserverbrauch wurde während des Versuchsprotokolls eingeschränkt. Die Freiwilligen trugen während der gesamten Experimente die gleiche Kleidung, bestehend aus einem hellblauen T-Shirt (100 % Baumwolle), einer schwarzen kurzen Trainingshose (100 % Polyester) und einem Paar mittelhoher Socken (100 % Baumwolle). Das Tragen einer Sonnenbrille war während der gesamten Experimente obligatorisch. Darüber hinaus fanden die Experimente für jeden Teilnehmer zur gleichen Tageszeit statt und vor den Experimenten wurde ein 8-stündiges Fasten sichergestellt. Darüber hinaus wurden die Teilnehmer gebeten, mindestens zwölf Stunden vor den Experimenten auf Koffein- und Alkoholkonsum sowie acht Stunden vor den Experimenten auf Salz- und Zuckerkonsum zu verzichten.

Während der Studie wurden kontinuierliche Herzfrequenz, Kerntemperatur, mittlere Hauttemperatur, Hautdurchblutung und Schweißrate gemessen. Insbesondere wurde die Herzfrequenz mit drahtlosen Herzfrequenzmonitoren (Polar Team2. Polar Electro Oy, Kempele, Finnland). Die Kerntemperatur wurde mit telemetrischen Kapseln (BodyCap, Caen, Frankreich) erfasst. Die Hauttemperatur an vier Stellen wurde mit drahtlosen Thermistoren (iButtons Typ DS1921H, Maxim/Dallas Semiconductor Corp., USA) gemessen und als mittlere Hauttemperatur nach Ramanathan ausgedrückt [mittlere Hauttemperatur = 0,3 (Brust + Arm) + 0,2 (Oberschenkel + Bein). Die Hautdurchblutung wurde mit einem Laser-Doppler-Durchflussmesser (PeriFlux 4000, Perimed, Stockholm, Schweden) am rechten Unterarm (brachioradialis) und Bein (gastrocnemius) gemessen. Die Sonde (PROBE 413 Integrating Probe, Perimed, Stockhold, Schweden) wurde mit einem Plastikhalter (PH 13, Perimed, Stockhold, Schweden) an Ort und Stelle gehalten. Die Schweißrate wurde an drei Regionen [Stirn, Oberschenkel (Quadrizeps) und Arm (Bizeps)] unter Verwendung der belüfteten Kapselmethode gemessen. Thermischer Komfort (1 = angenehm; 5 = extrem unangenehm), thermische Empfindung (-3 = kalt; +3 = heiß) und wahrgenommene Anstrengung (6 = überhaupt keine Anstrengung; 20 = maximale Anstrengung) neben kognitiver Leistung (Wachsamkeit, geteilte Aufmerksamkeit, Gedächtnistest und Reaktionszeit) wurden zu Studienbeginn, vor der Arbeit (01:40:00) und nach der Arbeit (03:00:00) bewertet. Freiwillige betraten die Kammer fünf Minuten vor den Experimenten, um Datenlogger und begleitende Sensoren an ihrem Körper anzubringen.