Le Rôle des Températures Environnementales dans le Contrôle Respiratoire
Optimisation des interactions esprit-corps dans le contrôle respiratoire lors de facteurs de stress environnementaux pertinents sur le plan opérationnel
Les combattants sont fréquemment exposés à des environnements et des systèmes de survie qui augmentent la résistance respiratoire et le travail respiratoire, tels que les systèmes de génération d'oxygène embarqués dans les aéronefs et les appareils respiratoires sous-marins. Une augmentation du travail respiratoire intensifie la perception de la difficulté respiratoire (dyspnée) et a été associée à une altération des performances cognitives, notamment un temps de réaction plus lent et une précision réduite lors de tâches exigeant une attention soutenue. Ces effets sont particulièrement préoccupants dans les contextes opérationnels qui nécessitent une prise de décision rapide et des réponses motrices précises.
Malgré une prise de conscience croissante de ce problème, des lacunes critiques subsistent concernant les stratégies visant à atténuer les conséquences perceptuelles et cognitives d'une résistance inspiratoire élevée, en particulier sous des facteurs de stress opérationnels réalistes. L'objectif de cette étude est de déterminer si l'exposition des individus à un stress thermique modifie la perception respiratoire et les performances cognitives pendant une résistance inspiratoire. Les participants effectueront des respirations contre résistance inspiratoire dans des conditions thermoneutres, de chaleur et de froid pour déterminer si le stress thermique amplifie le travail respiratoire, la perception respiratoire et les troubles cognitifs.
Aperçu de l'étude
Statut
Les conditions
Description détaillée
Les combattants sont souvent confrontés à des facteurs de stress thermique qui augmentent le travail respiratoire (WOB), même avec des systèmes de survie en place. Le stress thermique froid et chaud augmente indépendamment le WOB, sans nécessiter une augmentation de la résistance inspiratoire. Le stress froid stimule la ventilation et provoque une réponse bronchiolaire biphasique : l'inhalation d'air froid pendant l'hyperventilation entraîne d'abord une bronchodilatation suivie d'une bronchoconstriction, resserrant les bronchioles et augmentant la résistance au flux d'air, et donc le WOB. Les combattants sont également exposés à une chaleur extrême et l'hyperventilation induite par l'hyperthermie se produit lorsque la température corporelle centrale atteint environ 38,0 °C, corrélant significativement avec une augmentation du WOB pendant le stress thermique chaud. Les combattants subissent fréquemment ces facteurs de stress environnementaux parallèlement à une résistance respiratoire élevée, en particulier lors de missions de plongée sous-marine à des températures variables ou dans des aéronefs à haute performance avec des OBOG exposés à une chaleur extrême.
Il existe un manque critique de connaissances concernant le fait qu'une résistance inspiratoire élevée combinée à un stress thermique amplifie le WOB, modifiant la perception de la respiration et les réponses cognitives et physiologiques. L'étude examinera le WOB, la perception de la respiration, la fonction cognitive et les réponses physiologiques sous une résistance inspiratoire combinée et un stress thermique (thermoneutre, chaud et froid). On émet l'hypothèse que le WOB augmentera pendant les stress thermiques chaud et froid, entraînant une plus grande perception de la difficulté respiratoire et une diminution des performances cognitives par rapport aux conditions thermoneutres.
Les participants effectueront 4 visites d'étude : une visite de dépistage/familiarisation (Jour d'étude 0) suivie de trois visites expérimentales (Jour d'étude 1, Jour 2 et Jour 3). Les participants recevront pour instruction d'éviter la caféine, l'alcool, les médicaments stimulants, les médicaments contre la douleur/anti-inflammatoires, le cannabis et les produits liés au cannabis, ainsi que l'exercice vigoureux pendant au moins 24 heures avant les visites expérimentales. Lors du Jour d'étude 0, les participants effectueront une courte tâche de respiration de familiarisation au cours de laquelle ils respireront pendant 10 minutes à travers un trou de 8-10 mm à l'extrémité d'un dispositif personnalisé, générant une résistance inspiratoire prédéterminée de 6-9,5 centimètres d'eau par litre par seconde (cmH2O/L/s). Pendant la tâche de respiration, les réponses de l'activité vasculaire cérébrale, cardiovasculaire et autonome seront mesurées. Toutes les 5 minutes pendant le test de respiration, les participants seront invités à évaluer l'intensité et le caractère désagréable de la respiration, et à effectuer une manœuvre de capacité inspiratoire. Les évaluations cognitives seront administrées toutes les 10 minutes. Après la tâche de respiration, les participants effectueront des tests de fonction pulmonaire et des muscles respiratoires.
Avant les visites expérimentales, les participants seront randomisés quant à l'ordre dans lequel ils seront exposés aux conditions interventionnelles (chaud, froid ou thermoneutre). À l'arrivée, un ballon œsophagien sera placé pour mesurer la pression autour du cœur et des poumons. Les participants seront ensuite placés dans une chambre environnementale (pour contrôler l'humidité) tout en portant une combinaison spéciale qui permet à de l'eau à différentes températures de circuler à travers des tubes, les exposant ainsi aux conditions de température pendant environ 30 minutes avant de commencer les tâches de respiration complètes. Pendant les conditions thermoneutres, de l'eau à 34 °C sera perfusée à travers la combinaison spéciale tandis que les participants se reposent dans la chambre réglée à 24 °C et 40 % d'humidité ambiante. Pendant la condition froide, de l'eau à 4 °C sera perfusée à travers la combinaison spéciale tandis que les participants se reposent dans la chambre réglée à 4 °C et 10 % d'humidité ambiante. La tâche de respiration commencera lorsque la température œsophagienne atteindra -1 °C et -2 °C par rapport à la température œsophagienne de base. Pendant la condition chaude, de l'eau à 50 °C sera perfusée à travers la combinaison spéciale tandis que les participants se reposent dans la chambre réglée à 40 °C et 40 % d'humidité ambiante. La tâche de respiration commencera lorsque la température œsophagienne atteindra +1 °C et +2 °C par rapport à la température œsophagienne de base. Lors de chaque visite expérimentale, les participants effectueront une tâche de respiration complète, au cours de laquelle ils inspireront contre une charge résistive prédéterminée pendant 60 minutes. Une surveillance biométrique sera effectuée en continu, et les évaluations cognitives et les évaluations des participants pendant les tâches de respiration seront effectuées à 45 et 90 minutes de l'exposition à la condition. Une période de washout de 7 jours sera observée entre les visites expérimentales.
Type d'étude
Inscription (Estimé)
Phase
- N'est pas applicable
Contacts et emplacements
Coordonnées de l'étude
- Nom: Timothy D Mickleborough, PhD
- Numéro de téléphone: 812-855-0753
- E-mail: tmickleb@iu.edu
Lieux d'étude
-
-
Indiana
-
Bloomington, Indiana, États-Unis, 47405
- Multidisciplinary Engineering and Sciences Hall (MESH)
-
Contact:
- Scott M Clarke
- Numéro de téléphone: 812-856-3244
- E-mail: scotclar@iu.edu
-
Contact:
- Zachary J Schalder, PhD
- Numéro de téléphone: 812-855-6953
- E-mail: zschlade@iu.edu
-
Chercheur principal:
- Timothy D Mickleborough, PhD
-
-
Critères de participation
Critère d'éligibilité
Âges éligibles pour étudier
- Adulte
Accepte les volontaires sains
La description
Critères d'inclusion :
- Âgé(e) de 18 à 40 ans.
- Parlant et lisant l'anglais.
- Activité hebdomadaire autodéclarée d'au moins 120 minutes/semaine d'exercice de haute intensité au cours des 2 dernières années.
- Fonction pulmonaire normale évaluée par un volume expiratoire maximal en 1 seconde sur capacité vitale forcée (VEMS/CVF) au repos > 75 % de la valeur prédite.
- Fonction cognitive normale évaluée à l'aide du test de fonction cognitive de Montréal [18].
- Indice de masse corporelle (IMC) ≤ 35 kg/m².
- Femmes ayant un cycle menstruel régulier allant de 21 à 35 jours (euménorrhée).
Critères d'exclusion :
- Antécédents de tabagisme ou de tabagisme récréatif, de maladie cardiovasculaire, de maladie rénale, de maladie pulmonaire (y compris l'asthme ou l'asthme induit par l'exercice), de maladie neurologique et de maladie métabolique.
- Être enceinte ou possiblement enceinte selon l'auto-déclaration.
- Être daltonien(ne).
- Allergie ou hypersensibilité connue au latex.
- Prendre des inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine, des médicaments stimulants, des antibiotiques et consommer chroniquement des médicaments contre la douleur (Aleve, Tylenol, etc.).
- Pression artérielle au repos > 130 mmHg systolique ou 90 mmHg diastolique et/ou fréquence cardiaque au repos > 100 bpm.
- Femmes ayant des cycles menstruels irréguliers (oligoménorrhée) allant de 36 à 90 jours, et femmes n'ayant pas de cycle menstruel (aménorrhée).
- Prendre une contraception dans le seul but d'arrêter les règles (par exemple, stérilet Mirena).
Plan d'étude
Comment l'étude est-elle conçue ?
Détails de conception
- Objectif principal: Science basique
- Répartition: Randomisé
- Modèle interventionnel: Affectation croisée
- Masquage: Aucun (étiquette ouverte)
Armes et Interventions
Groupe de participants / Bras |
Intervention / Traitement |
|---|---|
|
Comparateur actif: Température thermoneutre, puis Température froide, puis Température chaude
Les participants effectueront 3 visites expérimentales au cours desquelles ils réaliseront une tâche respiratoire sous une condition de température assignée.
L'ordre d'exposition aux conditions sera assigné par randomisation.
|
Pendant des conditions thermoneutres, de l'eau à 34 °C sera perfusée à travers un vêtement spécial pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 24 °C et 40 % d'humidité ambiante.
Pendant la condition de froid, de l'eau à 4°C sera perfusée à travers la combinaison spéciale pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 4°C et 10% d'humidité ambiante.
Pendant la condition chaude, de l'eau à 50°C sera perfusée à travers la combinaison spéciale pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 40°C et 40 % d'humidité ambiante.
|
|
Comparateur actif: Température thermoneutre, puis Maintenir la température, puis Température du lit
Les participants effectueront 3 visites expérimentales au cours desquelles ils réaliseront une tâche respiratoire sous une condition de température assignée.
L'ordre d'exposition aux conditions sera assigné par randomisation.
|
Pendant des conditions thermoneutres, de l'eau à 34 °C sera perfusée à travers un vêtement spécial pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 24 °C et 40 % d'humidité ambiante.
Pendant la condition de froid, de l'eau à 4°C sera perfusée à travers la combinaison spéciale pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 4°C et 10% d'humidité ambiante.
Pendant la condition chaude, de l'eau à 50°C sera perfusée à travers la combinaison spéciale pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 40°C et 40 % d'humidité ambiante.
|
|
Comparateur actif: Température froide, puis Température thermoneutre, puis Température chaude
Les participants effectueront 3 visites expérimentales au cours desquelles ils réaliseront une tâche respiratoire sous une condition de température assignée.
L'ordre d'exposition aux conditions sera assigné par randomisation. |
Pendant des conditions thermoneutres, de l'eau à 34 °C sera perfusée à travers un vêtement spécial pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 24 °C et 40 % d'humidité ambiante.
Pendant la condition de froid, de l'eau à 4°C sera perfusée à travers la combinaison spéciale pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 4°C et 10% d'humidité ambiante.
Pendant la condition chaude, de l'eau à 50°C sera perfusée à travers la combinaison spéciale pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 40°C et 40 % d'humidité ambiante.
|
|
Comparateur actif: Température froide, puis Température chaude, puis Température thermoneutre
Les participants effectueront 3 visites expérimentales au cours desquelles ils réaliseront une tâche respiratoire sous une condition de température assignée.
L'ordre d'exposition aux conditions sera déterminé par randomisation.
|
Pendant des conditions thermoneutres, de l'eau à 34 °C sera perfusée à travers un vêtement spécial pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 24 °C et 40 % d'humidité ambiante.
Pendant la condition de froid, de l'eau à 4°C sera perfusée à travers la combinaison spéciale pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 4°C et 10% d'humidité ambiante.
Pendant la condition chaude, de l'eau à 50°C sera perfusée à travers la combinaison spéciale pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 40°C et 40 % d'humidité ambiante.
|
|
Comparateur actif: Température chaude, puis Température thermoneutre, puis Température froide
Les participants effectueront 3 visites expérimentales au cours desquelles ils réaliseront une tâche respiratoire dans une condition de température assignée.
L'ordre d'exposition aux conditions sera assigné par randomisation. |
Pendant des conditions thermoneutres, de l'eau à 34 °C sera perfusée à travers un vêtement spécial pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 24 °C et 40 % d'humidité ambiante.
Pendant la condition de froid, de l'eau à 4°C sera perfusée à travers la combinaison spéciale pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 4°C et 10% d'humidité ambiante.
Pendant la condition chaude, de l'eau à 50°C sera perfusée à travers la combinaison spéciale pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 40°C et 40 % d'humidité ambiante.
|
|
Comparateur actif: Température chaude, puis Température froide, puis Température thermoneutre
Les participants effectueront 3 visites expérimentales au cours desquelles ils réaliseront une tâche de respiration dans une condition de température assignée.
L'ordre d'exposition aux conditions sera assigné par randomisation.
|
Pendant des conditions thermoneutres, de l'eau à 34 °C sera perfusée à travers un vêtement spécial pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 24 °C et 40 % d'humidité ambiante.
Pendant la condition de froid, de l'eau à 4°C sera perfusée à travers la combinaison spéciale pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 4°C et 10% d'humidité ambiante.
Pendant la condition chaude, de l'eau à 50°C sera perfusée à travers la combinaison spéciale pendant que les participants se reposent dans la chambre réglée à 40°C et 40 % d'humidité ambiante.
|
Que mesure l'étude ?
Principaux critères de jugement
Mesure des résultats |
Description de la mesure |
Délai |
|---|---|---|
|
Changement de la performance temporelle au test de Stroop Color-Word
Délai: Avant et après chaque tâche respiratoire les Jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
La performance temporelle au test de Stroop (min:sec) sera mesurée toutes les 45 minutes pendant chaque tâche respiratoire expérimentale.
|
Avant et après chaque tâche respiratoire les Jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
|
Changement de performance aux erreurs du test Stroop couleur-mot
Délai: Avant et après chaque tâche respiratoire aux jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
Le nombre d'erreurs au test de Stroop Color-Word sera mesuré toutes les 45 minutes pendant chaque tâche de respiration expérimentale.
|
Avant et après chaque tâche respiratoire aux jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
|
Changement de la perception de l'intensité de la dyspnée
Délai: Avant et après chaque tâche respiratoire les Jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
Les participants évalueront la perception de l'intensité de la dyspnée (respiration) sur une échelle visuelle analogique (EVA) toutes les 45 minutes pendant chaque tâche respiratoire.
Le participant tracera une ligne verticale sur une ligne horizontale (100 mm), indiquant sa perception respiratoire de « non perceptible » (0 mm) à « intensité maximale imaginable » (100 mm).
|
Avant et après chaque tâche respiratoire les Jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
|
Changement dans la perception de l'aspect désagréable de la dyspnée
Délai: Avant et après chaque tâche respiratoire aux jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
Les participants évalueront la perception de l’inconfort de la dyspnée (respiration) sur une échelle visuelle analogique (EVA) toutes les 45 minutes pendant chaque tâche respiratoire.
Le participant tracera une ligne verticale sur une ligne horizontale (100 mm), indiquant sa perception de la respiration de « pas désagréable » (0 mm) à « inconfort maximal imaginable » (100 mm).
|
Avant et après chaque tâche respiratoire aux jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
Mesures de résultats secondaires
Mesure des résultats |
Description de la mesure |
Délai |
|---|---|---|
|
Changement de l'épaisseur du diaphragme
Délai: Avant et après chaque exercice de respiration les jours 1, 2 et 3 (chacun d'une durée d'environ 90 minutes)
|
L'épaisseur du diaphragme sera mesurée par échographie Doppler au niveau du 10e/11e espace intercostal pendant la capacité résiduelle fonctionnelle (FRC ; repos) et en fin d'inspiration, ainsi que pendant le test de pression inspiratoire maximale (MIP) à partir de la FRC avant et après chaque condition.
|
Avant et après chaque exercice de respiration les jours 1, 2 et 3 (chacun d'une durée d'environ 90 minutes)
|
|
Variation de la variabilité de la fréquence cardiaque
Délai: Avant et après chaque exercice respiratoire aux jours 1, 2, 3 (chacun d'une durée d'environ 90 minutes)
|
La variabilité de la fréquence cardiaque (battements par minute) sera mesurée en continu pendant chaque tâche respiratoire via un électrocardiographe (ECG) à 3 dérivations.
|
Avant et après chaque exercice respiratoire aux jours 1, 2, 3 (chacun d'une durée d'environ 90 minutes)
|
|
Changement de la saturation périphérique en oxygène
Délai: Avant et après chaque tâche respiratoire les jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
La saturation périphérique en oxygène sera mesurée en continu pendant chaque tâche respiratoire par oxymétrie de pouls.
|
Avant et après chaque tâche respiratoire les jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
|
Modification de la Pression Artérielle - Artère Brachiale
Délai: Avant et après chaque tâche respiratoire les jours 1, 2, 3 (chacune d’une durée d’environ 90 minutes)
|
La pression artérielle sera mesurée toutes les 10 minutes pendant chaque tâche respiratoire à l'aide d'un brassard de pression artérielle standard et de l'auscultation de l'artère brachiale.
|
Avant et après chaque tâche respiratoire les jours 1, 2, 3 (chacune d’une durée d’environ 90 minutes)
|
|
Variation de la Pression Artérielle - Photopléthysmographie Digitale
Délai: Avant et après chaque tâche respiratoire aux Jours 1, 2, 3 (chacune d’une durée d’environ 90 minutes)
|
La pression artérielle sera mesurée en continu pendant chaque tâche respiratoire via photopléthysmographie digitale.
|
Avant et après chaque tâche respiratoire aux Jours 1, 2, 3 (chacune d’une durée d’environ 90 minutes)
|
|
Changement de la Fréquence Cardiaque
Délai: Avant et après chaque tâche respiratoire les jours 1, 2, 3 (chaque d'une durée d'environ 90 minutes)
|
La fréquence cardiaque sera mesurée en continu pendant chaque tâche respiratoire par électrocardiographe (ECG) à 3 dérivations.
|
Avant et après chaque tâche respiratoire les jours 1, 2, 3 (chaque d'une durée d'environ 90 minutes)
|
|
Variation de la cinétique de l'oxygène sanguin cérébral
Délai: Avant et après chaque tâche respiratoire les Jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
L'oxyhémoglobine et la désoxyhémoglobine (absorption/extraction, µM) seront mesurées en continu par spectroscopie proche infrarouge (NIRS) du cortex préfrontal pendant chaque tâche respiratoire.
|
Avant et après chaque tâche respiratoire les Jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
|
Changement de la vitesse du flux sanguin cérébral
Délai: Avant et après chaque tâche de respiration les Jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
L'échographie Doppler transcrânienne bilatérale sera utilisée pour mesurer en continu la vitesse du flux sanguin dans les artères cérébrales moyenne et postérieure pendant chaque tâche respiratoire.
Les transducteurs à ultrasons seront placés des deux côtés de la tête au niveau des fenêtres temporales et les positions seront fixées à l'aide d'un support de transducteur.
|
Avant et après chaque tâche de respiration les Jours 1, 2, 3 (chacune d'une durée d'environ 90 minutes)
|
Collaborateurs et enquêteurs
Parrainer
Collaborateurs
Dates d'enregistrement des études
Dates principales de l'étude
Début de l'étude (Estimé)
Achèvement primaire (Estimé)
Achèvement de l'étude (Estimé)
Dates d'inscription aux études
Première soumission
Première soumission répondant aux critères de contrôle qualité
Première publication (Réel)
Mises à jour des dossiers d'étude
Dernière mise à jour publiée (Réel)
Dernière mise à jour soumise répondant aux critères de contrôle qualité
Dernière vérification
Plus d'information
Termes liés à cette étude
Autres numéros d'identification d'étude
- 28381 - Aim 3
- FOAAFRLAFOSR20240007 (Autre subvention/numéro de financement: Air Force Office of Scientific Research)
Plan pour les données individuelles des participants (IPD)
Prévoyez-vous de partager les données individuelles des participants (DPI) ?
Description du régime IPD
Informations sur les médicaments et les dispositifs, documents d'étude
Étudie un produit pharmaceutique réglementé par la FDA américaine
Étudie un produit d'appareil réglementé par la FDA américaine
produit fabriqué et exporté des États-Unis.
Ces informations ont été extraites directement du site Web clinicaltrials.gov sans aucune modification. Si vous avez des demandes de modification, de suppression ou de mise à jour des détails de votre étude, veuillez contacter register@clinicaltrials.gov. Dès qu'un changement est mis en œuvre sur clinicaltrials.gov, il sera également mis à jour automatiquement sur notre site Web .