De Rol van Ademhalingsperceptie in Ademhalingscontrole
Optimaliseren van de interacties tussen geest en lichaam in de ademhalingsregulatie tijdens operationeel relevante omgevingsstressoren
Militairen worden vaak blootgesteld aan omgevingen en levensondersteunende systemen die de ademweerstand en het werk van ademen (WOB) verhogen, zoals zuurstofgeneratiesystemen aan boord van vliegtuigen en onderwaterademapparatuur. Verhoogde WOB verhoogt vervolgens de perceptie van ademhalingsmoeilijkheden (dyspneu) en is in verband gebracht met verminderde cognitieve prestaties, waaronder tragere reactietijd en verminderde nauwkeurigheid tijdens aandachtseisende taken. Deze effecten zijn vooral zorgwekkend in operationele omgevingen die snel besluitvorming en precieze motorische reacties vereisen.
Ondanks groeiende erkenning van dit probleem, blijven er kritieke hiaten bestaan met betrekking tot strategieën om de perceptuele en cognitieve gevolgen van verhoogde inspiratoire weerstand te beperken, vooral onder realistische operationele stressfactoren. Het doel van dit experiment is om te bepalen of het aanpassen van de sensorische perceptie van ademen de ademhalingsperceptie en cognitieve prestaties tijdens inspiratoire weerstand verandert. Auditieve feedback van ventilatie wordt gemanipuleerd (normaal, verminderd of versterkt) om te beoordelen of het veranderen van ademhalingsgerelateerde sensorische input de ademhalingsperceptie en cognitieve prestaties beïnvloedt zonder de mechanische belasting te veranderen.
Studie Overzicht
Toestand
Conditie
Interventie / Behandeling
Gedetailleerde beschrijving
In sommige gevallen kan het verminderen van inspiratoire resistieve belastingen (bijv. OBOG's, SCUBA) voor oorlogsvoerders niet haalbaar zijn, maar het is essentieel om te begrijpen hoe de ademhalingsperceptie wordt beïnvloed door weerstand. Auditieve feedback van ventilatie beïnvloedt het ademhalingsbewustzijn aanzienlijk, en naarmate de ademarbeid toeneemt, intensiveert deze perceptie door versterkte auditieve input. Dit verhoogde bewustzijn kan de cognitieve verwerking afleiden en belasten. Recente onderzoeken tonen aan dat auditieve afleidingen, zoals muziek tijdens inspanning, dyspneu en respiratoir en algeheel ongemak kunnen verminderen bij gezonde individuen en bij personen met chronische obstructieve longziekte. Dit effect kan voortkomen uit verminderde auditieve feedback of verbeterde emotionele toestanden die aan muziek zijn gekoppeld. Er bestaat echter een belangrijke kenniskloof: het is onduidelijk of het verminderen van auditieve feedback van ventilatie tijdens verhoogde inspiratoire weerstand de ademhalingsperceptie en cognitieve functie beïnvloedt. De studie zal de impact van verschillende auditieve feedback van ventilatiecondities (normaal, geëlimineerd via ruisafleiding en versterkt) op cognitieve functie onder hoge inspiratoire weerstand beoordelen. De hypothese is dat het verminderen van auditieve feedback van ventilatie de ademarbeid niet zal veranderen, maar de ademhalingsperceptie zal verminderen en de cognitieve prestaties zal verbeteren in vergelijking met standaard of versterkte feedback.
Deelnemers zullen twee studievoorzieningen voltooien: een screening/kennismakingsbezoek (Studiedag 0) gevolgd door één experimenteel bezoek (Studiedag 1). Deelnemers zullen worden geïnstrueerd om cafeïne, alcohol, stimulerende medicatie, pijn-/ontstekingsremmende medicatie, cannabis en cannabisgerelateerde producten en zware inspanning ten minste 24 uur vóór experimentele bezoeken te vermijden. Op Studiedag 0 zullen deelnemers een korte kennismakingsademhalingstaak voltooien waarbij ze gedurende 10 minuten door een 8-10 mm gat aan het einde van een aangepast apparaat zullen ademen, wat een vooraf bepaalde inspiratoire weerstand van 6-9,5 centimeter water per liter per seconde (cmH2O/L/s) genereert. Tijdens de ademhalingstaak zullen cerebrale vasculaire, cardiovasculaire en autonome activiteitsresponsen worden gemeten. Elke 5 minuten tijdens de ademhalingstest zullen deelnemers worden gevraagd om de ademhalingsintensiteit en onaangenaamheid te beoordelen en een inspiratoire capaciteitsmanoeuvre uit te voeren. Cognitieve beoordelingen zullen elke 10 minuten worden uitgevoerd. Na de ademhalingstaak zullen deelnemers long- en ademhalingsspierfunctietests voltooien.
Vóór Studiedag 1 (het experimentele bezoek) zullen deelnemers worden gerandomiseerd voor de volgorde waarin ze worden blootgesteld aan de interventionele condities (ambient/normale auditieve feedback, versterkte auditieve feedback of verwijderde auditieve feedback met vervanging door een zelfgekozen muziekafspeellijst). Bij aankomst zal een oesofageale ballon worden geplaatst om de druk rond het hart en de longen te meten. Deelnemers zullen vervolgens drie volledige ademhalingstaken voltooien, waarbij ze gedurende 60 minuten tegen een vooraf bepaalde resistieve belasting inademen, met auditieve condities in de volgorde van randomisatie. Biometrische monitoring, cognitieve taken en deelnemersbeoordelingen tijdens de ademhalingstaken zullen worden uitgevoerd met dezelfde frequentie als op Studiedag 0. Tussen de ademhalingstaken zal een rustperiode van 1 uur worden aangehouden.
Studietype
Inschrijving (Geschat)
Fase
- Niet toepasbaar
Contacten en locaties
Studiecontact
- Naam: Timothy D Mickleborough, PhD
- Telefoonnummer: 812-855-0753
- E-mail: tmickleb@iu.edu
Studie Locaties
-
-
Indiana
-
Bloomington, Indiana, Verenigde Staten, 47405
- Multidisciplinary Engineering and Sciences Hall (MESH)
-
Contact:
- Scott M Clarke
- Telefoonnummer: 812-856-3244
- E-mail: scotclar@iu.edu
-
Contact:
- Zachary J Schalder, PhD
- Telefoonnummer: 812-855-6953
- E-mail: zschlade@iu.edu
-
Hoofdonderzoeker:
- Timothy D Mickleborough, PhD
-
-
Deelname Criteria
Geschiktheidscriteria
Leeftijden die in aanmerking komen voor studie
- Volwassen
Accepteert gezonde vrijwilligers
Beschrijving
Inclusiecriteria:
- Leeftijd tussen 18 en 40 jaar.
- Engelssprekend en -lezend.
- Zelfgerapporteerde wekelijkse activiteit van minimaal 120 minuten/week aan hoogintensieve lichaamsbeweging gedurende de afgelopen 2 jaar.
- Normale longfunctie beoordeeld door een rustende geforceerde expiratoire volume in 1 seconde over geforceerde vitale capaciteit (FEV1/FVC) > 75% van voorspeld.
- Normale cognitieve functie beoordeeld met behulp van de Montreal cognitieve functietest [18].
- Body mass index (BMI) ≤ 35 kg/m².
- Vrouwen met een regelmatige menstruatiecyclus die varieert van 21-35 dagen (eumenorroe).
Exclusiecriteria:
- Voorgeschiedenis van roken of recreatief roken, hart- en vaatziekten, nierziekte, longziekte (inclusief astma of inspanningsastma), neurologische ziekte en stofwisselingsziekte.
- Zijn zwanger of zouden mogelijk zwanger kunnen zijn volgens zelfrapportage.
- Zijn kleurenblind.
- Bekende allergie of overgevoeligheid voor latex.
- Gebruik van selectieve serotonineheropnameremmers, stimulerende medicatie, antibiotica en chronisch gebruik van pijnmedicatie (Aleve, Tylenol, etc.).
- Rustende bloeddruk van > 130 mmHg systolisch of 90 mmHg diastolisch en/of rustende hartslag van > 100 bpm.
- Vrouwen met onregelmatige menstruatiecycli (oligomenorroe) die variëren van 36-90 dagen, en vrouwen met afwezigheid van een menstruatiecyclus (amenorroe).
- Gebruik van anticonceptie uitsluitend voor het stoppen van de menstruatie (bijv., Mirena-spiraal).
Studie plan
Hoe is de studie opgezet?
Ontwerpdetails
- Primair doel: Fundamentele wetenschap
- Toewijzing: Gerandomiseerd
- Interventioneel model: Crossover-opdracht
- Masker: Geen (open label)
Wapens en interventies
Deelnemersgroep / Arm |
Interventie / Behandeling |
|---|---|
|
Actieve vergelijker: Omgevingsgeluid, dan muziekafleiding, dan verhoogde ventilatie auditieve feedback
Deelnemers zullen 3 volledige ademhalingstaken uitvoeren, één onder elke auditieve conditie.
De volgorde van conditieblootstelling zal via randomisatie worden toegewezen.
|
Deelnemers zullen de ademhalingstaak uitvoeren met omgevings- (of normale) auditieve feedback (~10 decibel).
Deelnemers zullen de ademhalingstaak voltooien met verhoogde auditieve feedback van ventilatie (~70 decibels).
Specifiek zal een kleine microfoon in het apparaat worden geplaatst waar deelnemers doorheen ademen om het geluid van de ademhaling van de deelnemers te versterken.
Deelnemers zullen de ademhalingstaak uitvoeren zonder auditieve feedback over ventilatie.
Specifiek zullen deelnemers ruisonderdrukkende koptelefoons dragen en naar een zelfgekozen muziekafspeellijst luisteren op een constant volume (~80 decibel).
|
|
Actieve vergelijker: Omgevingsgeluid, dan verhoogde ventilatie auditieve feedback, dan muziekafleiding
Deelnemers zullen 3 volledige ademhalingstaken voltooien, één onder elke auditieve conditie.
De volgorde van conditieblootstelling zal via randomisatie worden toegewezen.
|
Deelnemers zullen de ademhalingstaak uitvoeren met omgevings- (of normale) auditieve feedback (~10 decibel).
Deelnemers zullen de ademhalingstaak voltooien met verhoogde auditieve feedback van ventilatie (~70 decibels).
Specifiek zal een kleine microfoon in het apparaat worden geplaatst waar deelnemers doorheen ademen om het geluid van de ademhaling van de deelnemers te versterken.
Deelnemers zullen de ademhalingstaak uitvoeren zonder auditieve feedback over ventilatie.
Specifiek zullen deelnemers ruisonderdrukkende koptelefoons dragen en naar een zelfgekozen muziekafspeellijst luisteren op een constant volume (~80 decibel).
|
|
Actieve vergelijker: Muziekafleiding, dan achtergrondgeluid, dan verhoogde ventilatie auditieve feedback
Deelnemers zullen 3 volledige ademhalingstaken uitvoeren, één onder elke auditieve conditie.
De volgorde van blootstelling aan de condities wordt toegewezen via randomisatie.
|
Deelnemers zullen de ademhalingstaak uitvoeren met omgevings- (of normale) auditieve feedback (~10 decibel).
Deelnemers zullen de ademhalingstaak voltooien met verhoogde auditieve feedback van ventilatie (~70 decibels).
Specifiek zal een kleine microfoon in het apparaat worden geplaatst waar deelnemers doorheen ademen om het geluid van de ademhaling van de deelnemers te versterken.
Deelnemers zullen de ademhalingstaak uitvoeren zonder auditieve feedback over ventilatie.
Specifiek zullen deelnemers ruisonderdrukkende koptelefoons dragen en naar een zelfgekozen muziekafspeellijst luisteren op een constant volume (~80 decibel).
|
|
Actieve vergelijker: Verhoogde ventilatie auditieve feedback, dan omgevingsgeluid, dan muziekafleiding
Deelnemers zullen 3 volledige ademhalingstaken uitvoeren, één onder elke auditieve conditie.
De volgorde van conditieblootstelling wordt via randomisatie toegewezen.
|
Deelnemers zullen de ademhalingstaak uitvoeren met omgevings- (of normale) auditieve feedback (~10 decibel).
Deelnemers zullen de ademhalingstaak voltooien met verhoogde auditieve feedback van ventilatie (~70 decibels).
Specifiek zal een kleine microfoon in het apparaat worden geplaatst waar deelnemers doorheen ademen om het geluid van de ademhaling van de deelnemers te versterken.
Deelnemers zullen de ademhalingstaak uitvoeren zonder auditieve feedback over ventilatie.
Specifiek zullen deelnemers ruisonderdrukkende koptelefoons dragen en naar een zelfgekozen muziekafspeellijst luisteren op een constant volume (~80 decibel).
|
|
Actieve vergelijker: Verhoogde ventilatie auditieve feedback, dan muziekafleiding, dan omgevingsgeluid
Deelnemers zullen 3 volledige ademhalingstaken uitvoeren, één onder elke auditieve conditie.
De volgorde van de conditieblootstelling wordt toegewezen via randomisatie.
|
Deelnemers zullen de ademhalingstaak uitvoeren met omgevings- (of normale) auditieve feedback (~10 decibel).
Deelnemers zullen de ademhalingstaak voltooien met verhoogde auditieve feedback van ventilatie (~70 decibels).
Specifiek zal een kleine microfoon in het apparaat worden geplaatst waar deelnemers doorheen ademen om het geluid van de ademhaling van de deelnemers te versterken.
Deelnemers zullen de ademhalingstaak uitvoeren zonder auditieve feedback over ventilatie.
Specifiek zullen deelnemers ruisonderdrukkende koptelefoons dragen en naar een zelfgekozen muziekafspeellijst luisteren op een constant volume (~80 decibel).
|
|
Actieve vergelijker: Muziekafleiding, dan verhoogde ventilatie auditieve feedback, dan omgevingsgeluid
Deelnemers zullen 3 volledige ademhalingstaken uitvoeren, één onder elke auditieve conditie.
De volgorde van conditieblootstelling wordt toegewezen via randomisatie.
|
Deelnemers zullen de ademhalingstaak uitvoeren met omgevings- (of normale) auditieve feedback (~10 decibel).
Deelnemers zullen de ademhalingstaak voltooien met verhoogde auditieve feedback van ventilatie (~70 decibels).
Specifiek zal een kleine microfoon in het apparaat worden geplaatst waar deelnemers doorheen ademen om het geluid van de ademhaling van de deelnemers te versterken.
Deelnemers zullen de ademhalingstaak uitvoeren zonder auditieve feedback over ventilatie.
Specifiek zullen deelnemers ruisonderdrukkende koptelefoons dragen en naar een zelfgekozen muziekafspeellijst luisteren op een constant volume (~80 decibel).
|
Wat meet het onderzoek?
Primaire uitkomstmaten
Uitkomstmaat |
Maatregel Beschrijving |
Tijdsspanne |
|---|---|---|
|
Verandering in Stroop Color-Word Test Tijdprestatie
Tijdsspanne: Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten in duur)
|
De tijdprestatie op de Stroop Kleur-Woord Test (min:sec) wordt elke 10 minuten gemeten tijdens elke ademhalingstaak.
|
Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten in duur)
|
|
Verandering in Stroop Color-Word Test Foutprestatie
Tijdsspanne: Voor en na elke ademhalingstaak van Dag 1 (ongeveer 60 minuten durend)
|
Het aantal fouten op de Stroop Kleur-Woord Test wordt elke 10 minuten gemeten tijdens elke ademhalingstaak.
|
Voor en na elke ademhalingstaak van Dag 1 (ongeveer 60 minuten durend)
|
|
Verandering in perceptie van dyspneu-intensiteit
Tijdsspanne: Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten in duur)
|
Deelnemers zullen de perceptie van dyspneu (ademhaling) intensiteit elke 5 minuten tijdens elke ademhalingstaak beoordelen op een visuele analoge schaal (VAS).
De deelnemer zal een verticale markeerlijn op een horizontale lijn (100 mm) trekken, die hun ademhalingsperceptie aangeeft van "niet merkbaar" (0 mm) tot "maximaal denkbare intensiteit" (100 mm).
|
Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten in duur)
|
|
Verandering in de perceptie van onaangenaamheid van dyspneu
Tijdsspanne: Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten durend)
|
Deelnemers zullen elke 5 minuten tijdens elke ademhalingstaak de perceptie van dyspneu (ademhalings)onbehagen beoordelen op een visuele analoge schaal (VAS).
De deelnemer zal een verticale markeerstreep trekken op een horizontale lijn (100 mm), die hun ademhalingsperceptie aangeeft van "niet onaangenaam" (0 mm) tot "maximaal denkbaar onbehagen" (100 mm).
|
Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten durend)
|
Secundaire uitkomstmaten
Uitkomstmaat |
Maatregel Beschrijving |
Tijdsspanne |
|---|---|---|
|
Verandering in cerebrale bloedstroomsnelheid
Tijdsspanne: Voor en na elke Dag 1 ademhalingstaak (ongeveer 60 minuten in duur)
|
Bilaterale transcraniële Doppler-echografie wordt gebruikt om de bloedstroomsnelheid in de middelste en achterste cerebrale arteriën continu te meten tijdens elke ademhalingstaak.
De echografietransducers worden aan beide zijden van het hoofd op de temporale vensters geplaatst en de posities worden gefixeerd met behulp van een transducerhouder.
|
Voor en na elke Dag 1 ademhalingstaak (ongeveer 60 minuten in duur)
|
|
Verandering in Hartslag
Tijdsspanne: Voor en na elke ademhalingstaak op dag 1 (ongeveer 60 minuten in duur)
|
De hartslag wordt tijdens elke ademhalingstaak continu gemeten door middel van een 3-kanaals elektrocardiograaf (ECG).
|
Voor en na elke ademhalingstaak op dag 1 (ongeveer 60 minuten in duur)
|
|
Verandering in Bloeddruk - Vinger Fotoplethysmografie
Tijdsspanne: Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten durend)
|
De bloeddruk wordt continu gemeten tijdens elke ademhalingstaak via vingerfotoplethysmografie.
|
Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten durend)
|
|
Verandering in Bloeddruk - Armslagader
Tijdsspanne: Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten durend)
|
De bloeddruk wordt elke 10 minuten tijdens elke ademhalingstaak gemeten via een standaard bloeddrukmanchet en auscultatie van de arteria brachialis.
|
Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten durend)
|
|
Verandering in diafragmadikte
Tijdsspanne: Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (duur ongeveer 60 minuten)
|
Diafragmadikte wordt gemeten via Doppler-echografie in de 10e/11e intercostale ruimte tijdens functionele residuele capaciteit (FRC; rust) en eind-inspiratie, evenals tijdens de maximale inspiratoire druk (MIP)-test vanaf FRC voor en na elke conditie.
|
Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (duur ongeveer 60 minuten)
|
|
Verandering in Hartslagvariabiliteit
Tijdsspanne: Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten durend)
|
De hartslagvariabiliteit (slagen per minuut) wordt continu gemeten tijdens elke ademhalingstaak via een 3-afleidingen elektrocardiogram (ECG).
|
Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten durend)
|
|
Verandering in perifere zuurstofsaturatie
Tijdsspanne: Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten durend)
|
Perifere zuurstofsaturatie wordt tijdens elke ademhalingstaak continu gemeten via pulsoximetrie.
|
Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten durend)
|
|
Verandering in cerebrale bloedzuurstofkinetiek
Tijdsspanne: Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten in duur)
|
Oxyhemoglobine en deoxyhemoglobine (opname/extractie, μM) worden continu gemeten via near-infraroodspectroscopie (NIRS) van de prefrontale cortex tijdens elke ademhalingstaak.
|
Voor en na elke ademhalingstaak op Dag 1 (ongeveer 60 minuten in duur)
|
Medewerkers en onderzoekers
Sponsor
Medewerkers
Studie record data
Bestudeer belangrijke data
Studie start (Geschat)
Primaire voltooiing (Geschat)
Studie voltooiing (Geschat)
Studieregistratiedata
Eerst ingediend
Eerst ingediend dat voldeed aan de QC-criteria
Eerst geplaatst (Werkelijk)
Updates van studierecords
Laatste update geplaatst (Werkelijk)
Laatste update ingediend die voldeed aan QC-criteria
Laatst geverifieerd
Meer informatie
Termen gerelateerd aan deze studie
Andere studie-ID-nummers
- 28381- Aim 2
- FOAAFRLAFOSR20240007 (Ander subsidie-/financieringsnummer: Air Force Office of Scientific Research)
Plan Individuele Deelnemersgegevens (IPD)
Bent u van plan om gegevens van individuele deelnemers (IPD) te delen?
Beschrijving IPD-plan
Informatie over medicijnen en apparaten, studiedocumenten
Bestudeert een door de Amerikaanse FDA gereguleerd geneesmiddel
Bestudeert een door de Amerikaanse FDA gereguleerd apparaatproduct
product vervaardigd in en geëxporteerd uit de V.S.
Deze informatie is zonder wijzigingen rechtstreeks van de website clinicaltrials.gov gehaald. Als u verzoeken heeft om uw onderzoeksgegevens te wijzigen, te verwijderen of bij te werken, neem dan contact op met register@clinicaltrials.gov. Zodra er een wijziging wordt doorgevoerd op clinicaltrials.gov, wordt deze ook automatisch bijgewerkt op onze website .