Hengityksen havaitsemisen rooli hengityksen säätelyssä
Optimointi mielen ja kehon vuorovaikutuksessa hengityksen säätelyssä operaatioiden kannalta merkittävissä ympäristön stressitekijöissä
Sotilaat altistuvat usein ympäristöille ja hengityselinten tukijärjestelmille, jotka lisäävät hengitysvastusta ja hengitystyötä (WOB), kuten lentokoneiden sisäisille happigeneraattoreille ja vedenalaisille hengityslaitteille. Kohonnut WOB puolestaan lisää hengityksen vaikeuden tunnetta (dyspnea) ja on yhdistetty heikentyneeseen kognitiiviseen suorituskykyyn, mukaan lukien hitaampi reaktioaika ja vähentynyt tarkkuus vaativissa tehtävissä. Nämä vaikutukset ovat erityisen huolestuttavia operatiivisissa tilanteissa, jotka vaativat nopeaa päätöksentekoa ja tarkkoja motorisia vastauksia.
Vaikka tätä ongelmaa tunnistetaan yhä enemmän, kriittisiä aukkoja on edelleen strategioissa, jotka lievittävät kohonneen hengitysvastuksen havainnollisia ja kognitiivisia seurauksia, erityisesti realististen operatiivisten stressitekijöiden alla. Tämän kokeen tavoitteena on selvittää, muuttaako hengityksen sensorisen havainnon muuttaminen hengityshavaintoa ja kognitiivista suorituskykyä hengitysvastuksen aikana. Ventilaation auditiivista palautetta manipuloidaan (normaali, vähennetty tai vahvistettu) arvioidakseen, muuttaako hengitykseen liittyvän sensorisen syötteen muuttaminen hengityshavaintoa ja kognitiivista suorituskykyä muuttamatta mekaanista kuormitusta.
Tutkimuksen yleiskatsaus
Tila
Ehdot
Interventio / Hoito
Yksityiskohtainen kuvaus
Joissakin tapauksissa inspiraation vastuskuormituksen (esim. OBOG, SCUBA) vähentäminen sotilaille ei ehkä ole mahdollista, mutta on välttämätöntä ymmärtää, miten hengityksen havaitseminen vaikuttaa vastukseen. Ventilaation kuuloanturi palautteen antaminen vaikuttaa merkittävästi hengityksen tietoisuuteen, ja kun hengitystyö lisääntyy, tämä havaitseminen voimistuu parantuneen kuuloanturin syötteen ansiosta. Tämä lisääntynyt tietoisuus voi häiritä ja rasittaa kognitiivista prosessointia. Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että kuuloanturin häiriöt, kuten musiikki liikunnan aikana, voivat vähentää dyspneaa sekä hengityksen ja koko kehon epämukavuutta terveillä henkilöillä ja niillä, joilla on krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus. Tämä vaikutus voi johtua vähentyneestä kuuloanturin palautteesta tai parantuneesta tunnetilasta, joka liittyy musiikkiin. Kuitenkin on olemassa merkittävä tietämysaukko: ei ole selvää, vähentääkö ventilaation kuuloanturin palautteen vähentäminen lisääntyneen inspiraation vastuksen aikana hengityksen havaitsemista ja kognitiivista toimintaa. Tutkimus arvioi erilaisten ventilaation kuuloanturin palautteiden olosuhteiden (normaali, poistettu meluhäiriön kautta ja vahvistettu) vaikutusta kognitiiviseen toimintaan korkean inspiraation vastuksen alla. Oletetaan, että ventilaation kuuloanturin palautteen vähentäminen ei muuta hengitystyötä, mutta vähentää hengityksen havaitsemista ja parantaa kognitiivista suorituskykyä verrattuna standardiin tai vahvistettuun palautteeseen.
Osallistujat suorittavat kaksi tutkimuskäyntiä: seulonta/tutustumiskäynnin (Tutkimuspäivä 0) ja yhden kokeellisen käynnin (Tutkimuspäivä 1). Osallistujia ohjeistetaan välttämään kofeiinia, alkoholia, stimulanttilääkkeitä, kipu/tulehduskipulääkkeitä, kannabista ja kannabikseen liittyviä tuotteita sekä voimakasta liikuntaa vähintään 24 tuntia ennen kokeellisia käyntejä. Tutkimuspäivänä 0 osallistujat suorittavat lyhyen tutustumishengitystehtävän, jossa he hengittävät 10 minuutin ajan 8–10 mm reiän läpi mukautetun laitteen päässä, mikä tuottaa ennalta määrätyn inspiraation vastuksen 6–9,5 senttimetriä vettä litraa kohden sekunnissa (cmH2O/L/s). Hengitystehtävän aikana mitataan aivoverenkierron, sydän- ja verenkiertoelimistön sekä autonomisen toiminnan vasteita. Joka 5. minuutti hengitystestin aikana osallistujilta pyydetään arvioimaan hengityksen voimakkuutta ja epämiellyttävyyttä sekä suorittamaan inspiraatiokapasiteettitemppu. Kognitiiviset arvioinnit suoritetaan joka 10. minuutti. Hengitystehtävän jälkeen osallistujat suorittavat keuhkojen ja hengityslihasten toimintatestit.
Ennen Tutkimuspäivää 1 (kokeellista käyntiä) osallistujat arvotaan siihen järjestykseen, jossa he altistuvat interventio-olosuhteille (ympäristö/normaali kuuloanturin palaute, tehostettu kuuloanturin palaute tai poistettu kuuloanturin palaute korvattuna itse valitulla musiikkisoittolistalla). Saapumisen jälkeen asennetaan ruokatoripallo sydämen ja keuhkojen ympärillä olevan paineen mittaamiseksi. Osallistujat suorittavat sitten kolme täysimittaista hengitystehtävää, joissa he hengittävät vastaan ennalta määrättyä vastuskuormitusta 60 minuutin ajan, kuuloanturin olosuhteiden mukaisesti arvonnan järjestyksessä. Biometrinen seuranta, kognitiiviset tehtävät ja osallistujien arvioinnit hengitystehtävien aikana suoritetaan samalla taajuudella kuin Tutkimuspäivänä 0. Hengitystehtävien välillä noudatetaan 1 tunnin lepojaksoa.
Opintotyyppi
Ilmoittautuminen (Arvioitu)
Vaihe
- Ei sovellettavissa
Yhteystiedot ja paikat
Opiskeluyhteys
- Nimi: Timothy D Mickleborough, PhD
- Puhelinnumero: 812-855-0753
- Sähköposti: tmickleb@iu.edu
Opiskelupaikat
-
-
Indiana
-
Bloomington, Indiana, Yhdysvallat, 47405
- Multidisciplinary Engineering and Sciences Hall (MESH)
-
Ottaa yhteyttä:
- Scott M Clarke
- Puhelinnumero: 812-856-3244
- Sähköposti: scotclar@iu.edu
-
Ottaa yhteyttä:
- Zachary J Schalder, PhD
- Puhelinnumero: 812-855-6953
- Sähköposti: zschlade@iu.edu
-
Päätutkija:
- Timothy D Mickleborough, PhD
-
-
Osallistumiskriteerit
Kelpoisuusvaatimukset
Opintokelpoiset iät
- Aikuinen
Hyväksyy terveitä vapaaehtoisia
Kuvaus
Osallistumiskriteerit:
- Ikä 18–40 vuotta.
- Englannin kielen puhuminen ja lukeminen.
- Itseraportoitu viikoittainen liikunta vähintään 120 minuuttia/viikko korkeaintensiteettistä harjoittelua edellisten 2 vuoden ajalta.
- Normaali keuhkotoiminta, arvioitu lepohetken pakkoexpiratorisen tilavuuden 1 sekunnissa suhteessa pakkovitalikapasiteettiin (FEV1/FVC) > 75 % ennustetusta.
- Normaali kognitiivinen toiminta, arvioitu Montrealin kognitiivisen toiminnan testillä [18].
- Painoindeksi (BMI) ≤ 35 kg/m².
- Naisten säännöllinen kuukautiskierto, joka vaihtelee 21–35 päivän välillä (eumenorrea).
Poissulkemiskriteerit:
- Historia tupakoinnista tai vapaa-ajan tupakoinnista, sydän- ja verisuonitaudeista, munuaissairauksista, keuhkosairauksista (mukaan lukien astma tai liikunta-aiheutunut astma), hermostosairauksista ja aineenvaihduntasairauksista.
- Raskaana tai mahdollisesti raskaana itseraportoinnin perusteella.
- Värisokeus.
- Tunnettu allergia tai yliherkkyys lateksille.
- Selektiivisten serotoniinin takaisinoton estäjien, stimulanttilääkkeiden, antibioottien ja kroonisten kipulääkkeiden (kuten Aleve, Tylenol jne.) säännöllinen käyttö.
- Lepoverenpaine > 130 mmHg systolinen tai 90 mmHg diastolinen ja/tai leposyke > 100 lyöntiä/minuutti.
- Naisten epäsäännöllinen kuukautiskierto (oligomenorrea), joka vaihtelee 36–90 päivän välillä, ja naisten kuukautiskierton puuttuminen (amenorrea).
- Syntymänestolääkitys pelkästään kuukautisten lopettamiseksi (esim. Mirena-kierukka).
Opintosuunnitelma
Miten tutkimus on suunniteltu?
Suunnittelun yksityiskohdat
- Ensisijainen käyttötarkoitus: Perustiede
- Jako: Satunnaistettu
- Inventiomalli: Crossover-tehtävä
- Naamiointi: Ei mitään (avoin tarra)
Aseet ja interventiot
Osallistujaryhmä / Arm |
Interventio / Hoito |
|---|---|
|
Active Comparator: Ympäristön melu, sitten musiikin hajotus, sitten lisääntynyt ilmanvaihdon kuulovaste
Osallistujat suorittavat 3 täysimittaista hengitystehtävää, yhden kussakin kuulo-olosuhteessa.
Olosuhdealtistuksen järjestys määräytyy satunnaistamalla.
|
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän normaalin kuuloilmaisun (~10 desibeliä) kanssa.
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän lisääntyneellä hengityksen kuulovasteella (~70 desibeliä).
Erityisesti laitteeseen, jonka läpi osallistujat hengittävät, asetetaan pieni mikrofoni hengityksen äänen voimistamiseksi.
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän ilman hengityksen kuulovastaetta.
Tarkemmin sanottuna osallistujat käyttävät melunvaimennuskuulokkeita ja kuuntelevat itsensä valitsemaa musiikkisoittolistaa tasaisella äänenvoimakkuudella (~80 desibeliä).
|
|
Active Comparator: Taustamelu, sitten lisätty tuuletus auditiivinen palaute, sitten musiikin hajautus
Osallistujat suorittavat 3 täysimittaista hengitystehtävää, yhden jokaisessa kuuloehdossa.
Ehtoaltistuksen järjestys määräytyy satunnaistamalla.
|
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän normaalin kuuloilmaisun (~10 desibeliä) kanssa.
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän lisääntyneellä hengityksen kuulovasteella (~70 desibeliä).
Erityisesti laitteeseen, jonka läpi osallistujat hengittävät, asetetaan pieni mikrofoni hengityksen äänen voimistamiseksi.
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän ilman hengityksen kuulovastaetta.
Tarkemmin sanottuna osallistujat käyttävät melunvaimennuskuulokkeita ja kuuntelevat itsensä valitsemaa musiikkisoittolistaa tasaisella äänenvoimakkuudella (~80 desibeliä).
|
|
Active Comparator: Musiikilla harhautus, sitten taustamelu, sitten lisätty ilmanvaihdon kuulopalautte
Osallistujat suorittavat 3 täysimittaista hengitystehtävää, yhden kustakin kuuloehdolla.
Ehtojen järjestys määritetään satunnaistamalla.
|
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän normaalin kuuloilmaisun (~10 desibeliä) kanssa.
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän lisääntyneellä hengityksen kuulovasteella (~70 desibeliä).
Erityisesti laitteeseen, jonka läpi osallistujat hengittävät, asetetaan pieni mikrofoni hengityksen äänen voimistamiseksi.
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän ilman hengityksen kuulovastaetta.
Tarkemmin sanottuna osallistujat käyttävät melunvaimennuskuulokkeita ja kuuntelevat itsensä valitsemaa musiikkisoittolistaa tasaisella äänenvoimakkuudella (~80 desibeliä).
|
|
Active Comparator: Lisätty ilmanvaihto auditiivinen palaute, sitten ympäristön melu, sitten musiikin harhautus
Osallistujat suorittavat 3 täysimittaista hengitystehtävää, yhden jokaisessa kuuloehdossa.
Ehtojen esiintymisjärjestys määräytyy satunnaistamalla.
|
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän normaalin kuuloilmaisun (~10 desibeliä) kanssa.
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän lisääntyneellä hengityksen kuulovasteella (~70 desibeliä).
Erityisesti laitteeseen, jonka läpi osallistujat hengittävät, asetetaan pieni mikrofoni hengityksen äänen voimistamiseksi.
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän ilman hengityksen kuulovastaetta.
Tarkemmin sanottuna osallistujat käyttävät melunvaimennuskuulokkeita ja kuuntelevat itsensä valitsemaa musiikkisoittolistaa tasaisella äänenvoimakkuudella (~80 desibeliä).
|
|
Active Comparator: Lisätty ilmanvaihdon auditiivinen palaute, sitten musiikin häiriötekijä, sitten ympäristön melu
Osallistujat suorittavat 3 täysimittaista hengitystehtävää, yhden kussakin kuulo-olosuhteessa.
Olosuhteiden järjestys määritetään satunnaistamalla.
|
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän normaalin kuuloilmaisun (~10 desibeliä) kanssa.
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän lisääntyneellä hengityksen kuulovasteella (~70 desibeliä).
Erityisesti laitteeseen, jonka läpi osallistujat hengittävät, asetetaan pieni mikrofoni hengityksen äänen voimistamiseksi.
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän ilman hengityksen kuulovastaetta.
Tarkemmin sanottuna osallistujat käyttävät melunvaimennuskuulokkeita ja kuuntelevat itsensä valitsemaa musiikkisoittolistaa tasaisella äänenvoimakkuudella (~80 desibeliä).
|
|
Active Comparator: Musiikkihäiriö, sitten lisätty ilmanvaihto auditiivinen palaute, sitten ympäristön melu
Osallistujat suorittavat 3 täysimittaista hengitystehtävää, yhden jokaisessa kuulo-olosuhteessa.
Olosuhteiden järjestys määräytyy satunnaistamalla.
|
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän normaalin kuuloilmaisun (~10 desibeliä) kanssa.
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän lisääntyneellä hengityksen kuulovasteella (~70 desibeliä).
Erityisesti laitteeseen, jonka läpi osallistujat hengittävät, asetetaan pieni mikrofoni hengityksen äänen voimistamiseksi.
Osallistujat suorittavat hengitystehtävän ilman hengityksen kuulovastaetta.
Tarkemmin sanottuna osallistujat käyttävät melunvaimennuskuulokkeita ja kuuntelevat itsensä valitsemaa musiikkisoittolistaa tasaisella äänenvoimakkuudella (~80 desibeliä).
|
Mitä tutkimuksessa mitataan?
Ensisijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Muutos Stroopin väri-sana-testin suoritusajassa
Aikaikkuna: Ennen ja jälkeen kunkin päivän 1 hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Aika suorituskyky Stroopin väri-sana testissä (min:sek) mitataan joka 10. minuutti jokaisen hengitystehtävän aikana.
|
Ennen ja jälkeen kunkin päivän 1 hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
|
Muutos Stroopin väri-sana-testin virhesuorituksessa
Aikaikkuna: Ennen ja jälkeen jokaisen 1. päivän hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Stroopin väri-sana-testin virheiden määrä mitataan joka 10. minuutti jokaisen hengitystehtävän aikana.
|
Ennen ja jälkeen jokaisen 1. päivän hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
|
Muutos hengitysvaikeuden voimakkuuden kokemuksessa
Aikaikkuna: Ennen ja jälkeen jokaisen 1. päivän hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Osallistujat arvioivat dyspnean (hengityksen) intensiteetin havaitsemista visuaalisella analogiaskaalalla (VAS) 5 minuutin välein jokaisen hengitystehtävän aikana.
Osallistuja piirtää pystysuoran merkintäviivan vaakasuoralle viivalle (100 mm), osoittaen hengitysvaikutuksensa asteikolla "ei havaittavissa" (0 mm) - "maksimaalinen kuviteltava intensiteetti" (100 mm).
|
Ennen ja jälkeen jokaisen 1. päivän hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
|
Muutos Dyspnean epämiellyttävyyden havaitsemisessa
Aikaikkuna: Ennen ja jälkeen jokaisen päivän 1 hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Osallistujat arvioivat dyspnean (hengityksen) epämiellyttävyyden havaitsemista visuaalisella analogiaskaalalla (VAS) 5 minuutin välein jokaisen hengitystehtävän aikana.
Osallistuja piirtää pystysuoran merkki-viivan vaakasuoralle viivalle (100 mm) osoittaen hengityshaistuksensa asteikolla "ei epämiellyttävä" (0 mm) - "suurin kuviteltavissa oleva epämiellyttävyys" (100 mm).
|
Ennen ja jälkeen jokaisen päivän 1 hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Toissijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Aivoverenkiertonopeuden muutos
Aikaikkuna: Ennen ja jälkeen jokaisen 1. päivän hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Kaksipuolista transkraniaalista Doppler-ultraäänitutkimusta käytetään jatkuvaan keskimäisen ja takimmaisen aivovaltimon verenvirtausnopeuden mittaamiseen jokaisen hengitystehtävän aikana.
Ultraäänilähettimet asetetaan molemmille pään sivuille ohimoluukuille ja niiden asennot kiinnitetään lähettimenpidikkeellä.
|
Ennen ja jälkeen jokaisen 1. päivän hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
|
Sykkeen muutos
Aikaikkuna: Ennen ja jälkeen kunkin päivän 1 hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Sydämen sykettä mitataan jatkuvasti jokaista hengitystehtävää tehdessä 3-liittimellä elektrokardiografilla (EKG).
|
Ennen ja jälkeen kunkin päivän 1 hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
|
Muutos verenpaineessa - Sormen fotopletysmografia
Aikaikkuna: Ennen ja jälkeen kunkin 1. päivän hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Verenpaine mitataan jatkuvasti jokaisen hengitystehtävän aikana sormen fotopletysmografialla.
|
Ennen ja jälkeen kunkin 1. päivän hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
|
Muutos verenpaineessa - Olkavaltimo
Aikaikkuna: Ennen ja jälkeen jokaisen päivän 1 hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Verenpaine mitataan 10 minuutin välein jokaisen hengitystehtävän aikana käyttäen standardia verenpainemansettia ja kuuntelemalla olkavaltimoa.
|
Ennen ja jälkeen jokaisen päivän 1 hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
|
Diafragman paksuuden muutos
Aikaikkuna: Ennen ja jälkeen jokaisen Päivä 1 -hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Diafragman paksuus mitataan Doppler-ultraäänellä 10./11. kylkiluun välisessä tilassa toiminnallisessa jäännöstilavuudessa (FRC; lepo) ja loppuhengityksen aikana, sekä maksimaalisen inspiraatiopaineen (MIP) testin aikana FRC:stä ennen ja jälkeen kunkin tilanteen.
|
Ennen ja jälkeen jokaisen Päivä 1 -hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
|
Muutos sydämen sykkeen vaihtelussa
Aikaikkuna: Ennen ja jälkeen jokaista päivän 1 hengitystehtävää (kesto noin 60 minuuttia)
|
Sydämen sykkeen vaihtelua (lyöntejä minuutissa) mitataan jatkuvasti jokaisen hengitystehtävän aikana kolmikanavaisella elektrokardiografilla (EKG).
|
Ennen ja jälkeen jokaista päivän 1 hengitystehtävää (kesto noin 60 minuuttia)
|
|
Muutos ääreisverenkierron hapen kyllästymisasteessa
Aikaikkuna: Ennen ja jälkeen kunkin päivän 1 hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Perifeerinen happisaturaatio mitataan jatkuvasti jokaisen hengitystehtävän aikana pulssioksimetrian avulla.
|
Ennen ja jälkeen kunkin päivän 1 hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
|
Aivoveren hapen kineettisten muutosten muutos
Aikaikkuna: Ennen ja jälkeen joka päivän 1 hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Oksihemoglobiinia ja deoksihemoglobiinia (vastaanotto/erotus, uM) mitataan jatkuvasti lähi-infrapunaspektroskopian (NIRS) avulla etuotsalohkon alueelta jokaisen hengitystehtävän aikana.
|
Ennen ja jälkeen joka päivän 1 hengitystehtävän (kesto noin 60 minuuttia)
|
Yhteistyökumppanit ja tutkijat
Sponsori
Yhteistyökumppanit
Opintojen ennätyspäivät
Opi tärkeimmät päivämäärät
Opiskelun aloitus (Arvioitu)
Ensisijainen valmistuminen (Arvioitu)
Opintojen valmistuminen (Arvioitu)
Opintoihin ilmoittautumispäivät
Ensimmäinen lähetetty
Ensimmäinen toimitettu, joka täytti QC-kriteerit
Ensimmäinen Lähetetty (Todellinen)
Tutkimustietojen päivitykset
Viimeisin päivitys julkaistu (Todellinen)
Viimeisin lähetetty päivitys, joka täytti QC-kriteerit
Viimeksi vahvistettu
Lisää tietoa
Tähän tutkimukseen liittyvät termit
Muut tutkimustunnusnumerot
- 28381- Aim 2
- FOAAFRLAFOSR20240007 (Muu apuraha/rahoitusnumero: Air Force Office of Scientific Research)
Yksittäisten osallistujien tietojen suunnitelma (IPD)
Aiotko jakaa yksittäisten osallistujien tietoja (IPD)?
IPD-suunnitelman kuvaus
Lääke- ja laitetiedot, tutkimusasiakirjat
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää lääkevalmistetta
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää laitetuotetta
Yhdysvalloissa valmistettu ja sieltä viety tuote
Nämä tiedot haettiin suoraan verkkosivustolta clinicaltrials.gov ilman muutoksia. Jos sinulla on pyyntöjä muuttaa, poistaa tai päivittää tutkimustietojasi, ota yhteyttä register@clinicaltrials.gov. Heti kun muutos on otettu käyttöön osoitteessa clinicaltrials.gov, se päivitetään automaattisesti myös verkkosivustollemme .