Fysiologiske og termoregulatoriske reaksjoner av kroppskjøling under sykling i et varmt miljø (PYTHON)

Design

Studien vil bli fullført innen følgende tidslinje:

Besøk 1: Baseline- og VO2max-testing

Vist 2: Metabolsk varmeproduksjonsbesøk

Besøk 3-6: Prøve 1, 2, 3, 4

Besøksspesifikk informasjon er beskrevet nedenfor, men spesifikke datainnsamlingsprotokoller for avhengige variabler og prosedyrer er inkludert under beskrivelsen av studiedesignet. Deltakerne vil bli bedt om å signere et bilde-/videoutgivelsesskjema (vedlegg H) som skal brukes i forskningsprosjekter, vitenskapelige publikasjoner/konferanser og til utdanningsformål. Deltakerne kan bli filmet eller fotografert mens de trener eller hviler i miljøkammeret. Deltakere vil bli tildelt etter at medisinsk godkjenning er gitt.

Besøk 1: Baseline- og VO2max-testing

Deltakere som er godkjent til å delta vil bli planlagt for en baseline og VO2max testdag. Basal metabolic rate (BMR) vil bli målt ved ankomst under baseline-besøket. Deltakeren vil ligge på ryggen med en ventilert hette som dekker hodet og overkroppen. Den ventilerte panseret vil festes til en slange koblet til en metabolsk vogn. Den metabolske vognen vil kontinuerlig måle respirasjonsutvekslingsforhold, oksygenforbruk og substratutnyttelse. Deltakeren vil forbli under panseret i ca. 30 minutter. Etter fullført BMR vil deltakerne gi en urinprøve i en ren urinkopp. Urin egenvekt og urinfarge vil bli vurdert. Naken kroppsmasse vil også bli registrert. Personvern vil bli gitt for hver deltaker mens man oppnår kroppsmassemål ved å ta målinger med deltakeren alene i et privat rom bak en solid, lukket dør, og forskningen leser skalaen utenfor rommet. Deltakere vil kun få lov til å fortsette til VO2max-testen hvis euhydratiserte kriteriene for en urinspesifikk vekt (USG) ≤1,025 er oppfylt. Hvis deltakeren ankommer med en USG mellom 1.020 og 1.025, vil forsøkspersonen bli bedt om å drikke 500 ml vann for å sikre riktig hydreringsstatus. Hvis USG er større enn 1,025, vil emnet bli flyttet til en annen dag. Høyden vil bli målt med et målebånd på besøk 1. Prosent kroppsfett vil bli målt ved hjelp av Air displacement plethysmography (BodPod®; Cosmed, programvareversjon 4.2+, Concord, CA, USA). Dette vil ta mindre enn ~5 minutter å fullføre. Denne informasjonen vil bli brukt til å beskrive emnet demografi. Deltakerne vil også bli bedt om å gjennomføre en test for maksimalt oksygenopptak (VO2max) på en tredemølle og på et sykkelergometer i et termonøytralt miljø med ca. 30 minutter til én time mellom. Denne testen vil gi deltakernes aerobe kondisjonsnivåer som vil bli sammenlignet mellom de to treningsprotokollene. Deltakerne vil også bli spurt om gjennomsnittlig fysisk aktivitet i uken (vedlegg K). Dette besøket vil ta ca. 1-2 timer.

Besøk 2: Besøk til produksjon av metabolsk varme

For å foreskrive passende treningsintensitet, må varmeproduksjonen kontrolleres. Varmeproduksjon vil bli foreskrevet ved bruk av en gradert treningstest (3-5 minutters etapper) i varmen (samme miljøtemperatur som forsøk) som vil måle metabolske data via innsamling av ekspirert luft ved å bruke 2-veis ikke-repustende maske for å beregne varme produksjon og passende velge sykkelintensiteter for å sammenligne mellom grupper av forskningsdeltakere. Denne testen vil finne sted etter baseline-besøket. Studieprosedyrene vil etterligne forsøkene (beskrevet nedenfor), med unntak av treningsprotokollen. Treningsprotokollen vil ta ca. 20 minutter å fullføre. Det vil inkludere 5 trinn med trening (graderte trinn). Deltakeren vil bruke ACU under dette besøket.

Besøk 3-6: Prøve 1-4

Deltakernummer vil bli tilfeldig tildelt, og 4 forsøk (tåkevifte, underarm, passiv kjøling, ishåndkle) vil bli bestilt med en tilfeldig tallgenerator og tildelt et deltakernummer.

Disse ordrene vil bli motvekt mellom deltakerne for å sikre at det ikke er en ordreeffekt. Hver deltaker vil fullføre fire forsøk som en del av studien. Deltakere vil få lov til å prøvebesøk hvis de er syke, skader eller ikke oppfyller hydreringskravene. Deltakerne vil bli spurt om de har en nåværende sykdom eller tar medisiner for å avgjøre om de kan fullføre treningsforsøket. Deltakerens besøk vil bli utsatt hvis de har feber, pågående sykdom eller tar medisiner som påvirker kroppstemperaturen. Deltakerne vil fullføre fire forsøk på fire separate dager.

Prøve #

Kjøleinngrep

1

Passiv kjøling

2

Tåkeviftekjøling

3

Nedsenking av underarmen

4

Ishåndkle

Treningsprotokollen og restitusjonsdelene av denne studien vil bli utført i et klimatisk kammer med omgivelsestemperatur ca. 30-40°C og relativ fuktighet på ca. 30-70%. Deltakerne vil drikke ad libitum gjennom hele treningsforsøket.

Ved ankomst til laboratoriet vil deltakerne bli bedt om å angi om de har inntatt alkohol eller koffein i løpet av henholdsvis de siste 24 timer og 12 timer. De vil ikke bli bedt om å spesifisere nøyaktig hva de har konsumert, men hvis de gir en positiv indikasjon, vil prøveperioden bli utsatt til en annen dag. Deltakerne vil gi en liten urinprøve i en ren urinkopp, og en naken kroppsmasse vil bli målt. Ved ankomst til laboratoriet vil hydreringsstatus bli vurdert ut fra urinens egenvekt, naken kroppsmasse og urinfarge. Deltakere vil kun få lov til å fortsette til treningsforsøket hvis euhydratiserte kriteriene for en urinspesifikk vekt (USG) ≤1,025 er oppfylt. Hvis deltakeren ankommer med en USG mellom 1.020 og 1.025, vil forsøkspersonen bli bedt om å drikke 500 ml vann for å sikre riktig hydreringsstatus. Hvis USG er større enn 1,025, vil emnet bli flyttet til en annen dag. Deltakerne vil få instruksjoner ved forrige besøk om hvordan de oppnår ønsket hydreringsstatus for den kommende prøveperioden. Forskere vil sette inn en esophageal sonde. Kun opplært personell har tillatelse til å sette inn esophageal sonde (ingen studenter vil bli tillatt). Deltakerne vil sette inn en endetarmssonde og bære en pulsmålerstropp. I tillegg vil deltakerne bære 9-steder Biopac hudtemperatursensorer. Forskere vil påføre hudtemperatursensorene med medisinsk tape på deltakernes bryst, overarm, underarm, lår, nakke, mage, lår, rygg og legg (fremre og bakre). Deltakerne vil også ha iButtons (trådløse hudtemperatursensorer) på brystet, overarmen, underarmen, låret og leggen (fremre og bakre). Deltakerne vil også bli bedt om å fylle ut et subjektivt søvnskjema når de kommer til laboratoriet. Deltakerne vil ha på seg en aktiv kampuniform (ACU) under treningsforsøkene. Tre ADU-størrelser for blusen og buksene (small, medium, large) vil være tilgjengelig for deltakerne. Et belte vil bli brukt for å sikre at ACU-en passer riktig. Deltakere vil ikke være i stand til å beholde ACU- ADUene vil bli vasket (i henhold til produsentens instruksjoner) og gjenbrukt for deltakerne. ADU-produsentens instruksjoner er identiske med standard vaskesyklus (vaskemiddel og tørket i vaskemaskin). ACU vil bli veid før og etter bruk for å måle svette som fanges i klærne. Deltakerne vil bære de håndleddsbaserte enhetene (levert av BHSAI) på sin ikke-dominante arm gjennom hele testen. Håndleddsenheten må plasseres omtrent 1-tommers proksimalt til håndleddet og tilpasses tett for nøyaktige hjertefrekvensmålinger. Håndleddsenheten brukes til å beregne hjertefrekvens ved hjelp av infrarød teknologi. Anslagene på håndleddets puls vil bli sammenlignet med den polare pulsmåleren (gullstandard). Kroppsvarslingssystemet bruker hjertefrekvensen fra håndleddet og miljøforholdene for å beregne kroppstemperaturen. Sponsoren av studien vil bruke rektal temperatur og hudtemperatursensorene på 7 steder for å endre algoritmen (ikke i sanntid - fra de innsamlede dataene) for å bedre estimere kroppstemperaturen. Det fremtidige målet er å ha kroppsvarslingssystemet innebygd i klokken. Deltakerne vil ha en annen håndleddsbasert enhet (WHOOP) på armen som ikke har BHSAI-enheten. WHOOP-enheten vil overvåke hjertefrekvensvariasjoner og søvn. Deltakerne vil bli bedt om å bruke denne enheten daglig i løpet av studien.

Deltakerne vil gå inn i miljøkammeret og sitte i 30 minutter for å komme i likevekt. Omgivelseskammeret vil bli satt til 30-40°C omgivelsestemperatur, 30-70 % relativ fuktighet. Etter baselinjemålinger av hjertefrekvens, rektaltemperatur, vil deltakerne fullføre perseptuelle indekser. Deltakerne vil også fylle ut et spørreskjema for miljøsymptomer (ESQ).

Forsøket vil bestå av to 40-minutters intervaller med sykling fra 7W/kg til 15 W/kg. Hver 40-minutters treningsblokk vil bli fulgt av en hvilepause hvor avkjøling vil skje. Deltakerne vil få lov til å drikke ad libitum gjennom hele treningsforsøket. Deltakeren vil bli avkjølt i omtrent 30 minutter med sin tilordnede kjølemodalitet. Rektal- og spiserørstemperatur, hudtemperatur, hjertefrekvens, perseptuelle mål og humør (POMS, beskrevet nedenfor) vil bli samlet inn på ulike tidspunkt før, under og etter trening og avkjøling. Metabolsk varmeproduksjon vil bli målt ved hjelp av indirekte kalorimetri (maske koblet til metabolsk vogn) under alle fire forsøkene.

Passiv kjøling: Deltakerne vil bli bedt om å sitte i en stol i klimakammeret for passiv kjøling.

Tåkeviftekjøling: En tåkevifte vil bli plassert ved siden av deltakeren og vil duggevifte kun hendene og underarmene under tåkeviftekjølingen. Deltakerne vil bli bedt om å brette opp ADU-ermene for å øke hudoverflaten. Temperaturen på tåken og vindhastigheten til viften vil bli registrert.

Nedsenking i underarmen: Deltakeren vil plassere underarmen i ca. 20°C vann under nedsenking av underarmen.

Ishåndkle: et håndkle som kan holde vann i lengre perioder vil bli brukt og senket ned i en is-vannblanding (~2 C). Forskere vil forsiktig klemme håndkleet for å fjerne overflødig vann (men forbli mettet med vann) og deretter påføre både underarmer og hender tettsittende slik at det ikke er luftspalte mellom håndkleet og ekstremiteten. Påfør i 1-5 minutter og erstatt den med et nytt, kaldt håndkle. Dette trinnet vil sikre at underarmene og hendene har omtrent konstant påføringstemperatur da håndkleet vil bli varmt over påføringsperioden. Prosessen gjentas for hele kjølevarigheten.

Datainnsamlingen vil bli delt inn i to separate faser. Det vil først bli gjennomført en pilotstudie der de to første deltakerne skal gjennomføre alle studielaboratoriebesøk. Data fra disse forsøkene vil bli delt med sponsoren for gjennomgang før videre datainnsamling. Deltakerne vil gjennomgå de samme prosedyrene for pilottestingen som vanlig testing. Pilottestdata vil bli inkludert i datasettet. Etter godkjenning fra sponsor vil datainnsamlingen gjenopptas. Hver prøveperiode vil vare ca. 4 timer.

Alle enheter vil bli ordentlig rengjort i henhold til produsentens instruksjoner før bruk av andre deltakere.