Intermitterende hypoksi og balansekontroll

Fremgangsmåte:

Dette er en cross-over designstudie som krever 2 besøk (minst 1 ukes mellomrom). Femten yngre voksne og 15 eldre skal rekrutteres. Deltakerne vil bli pseudo-tilfeldig tildelt til å motta enten intermitterende hypoksi eller sham under det første besøket, og deretter bytte over til å motta sham eller intermitterende hypoksi under det andre besøket.

Under hvert besøk vil deltakerne først utføre gang- og balansevurderinger (PRE), etterfulgt av protokollen for intermitterende hypoksi (eller sham), og deretter utføre gang- og balansevurderinger (POST) igjen. Den totale tiden er ca. 2,5 timer for hvert besøk.

Balanse- og gangevurderinger Samtykkeprosessen og balanse- og gangevurderinger vil finne sted i BEL 530.

Under balanse- og gangevurderinger vil deltakerne bli bedt om å bruke tettsittende shorts og skjorte for nøyaktig markørplassering. Omtrent 39 reflekterende markører vil festes til målplasseringer på individenes kropp (hodet, armer, håndledd, hender, bagasjerom, bekken, ben og føtter) i henhold til Vicon Full-Body Plug-In gangmodell.

Et studieteammedlem vil feste overflateelektroder over tibialis anterior og soleus-musklene for å registrere muskelaktiveringsmønstrene med et trådløst elektromyografi (EMG)-system (Delsys Inc., Natick, MA). Deretter vil et medlem av studieteamet hjelpe deltakeren med å bære en sikkerhetssele som skal festes til en overliggende støttebjelke.

For balansevurdering vil deltakerne stå på tredemøllen med føttene i skulderbreddes avstand. En 30-sekunders stillestående rettssak vil bli registrert. Deretter vil deltakerne bli instruert om å opprettholde oppreist holdning når tredemøllen skifter forover eller bakover på ukjente tidspunkter (forstyrret stående). Tredemøllen vil forskyve seg ca. 3 cm. Basert på vårt forrige eksperiment er denne avstanden tilstrekkelig til å utløse en respons uten å indusere et fall. Tre forover og 3 bakover tredemølleskift vil bli levert i en tilfeldig rekkefølge. Til slutt vil deltakerne bli bedt om å lukke øynene og gjenta de stillestående og forstyrrede stående prøvene. Et 10-kameraers Vicon Nexus bevegelsesfangstsystem (Vicon, Oxford Metrics, Storbritannia) vil bli brukt til å ta opp kinematikk for hele kroppen. Bakkereaksjonskrefter under hvert belte vil bli registrert. Et rekkverk er plassert på hver side av tredemøllen.

For gangevurderinger vil deltakerne gå på tredemøllen med sine komfortable og raske ganghastigheter. Den komfortable hastigheten vil bli bestemt ved gradvis å øke tredemøllehastigheten til deltakeren bekrefter at den når sin komfortable vanlige ganghastighet. Den raske hastigheten vil bli bestemt ved gradvis å øke tredemøllehastigheten til deltakeren bekrefter at den når den maksimale hastigheten de kan gå trygt. En 30-sekunders gangprøve vil bli registrert for hver hastighet.

Etter balanse- og gangevurdering, vil et testteammedlem eskortere deltakeren til BEL819 Clinical Exercise Physiology Laboratory for å utføre intermitterende hypoksi (eller sham).

Intermitterende hypoksi Intermitterende hypoksi vil bli utført i BEL819 Clinical Exercise Physiology Laboratory. Intermitterende hypoksi utføres rutinemessig i dette laboratoriet (IRB-protokoller 2017090015, 2018110129, 2019070088 og 202005018). Intermitterende hypoksi bestående av et begrenset antall (5-10/dag) korte (4-10 min) anfall av mild hypoksi (oksygennivåer mellom 10-12%) fører til kumulative og vedvarende gunstige fysiologiske responser. Foreløpige data samlet inn i Clinical Exercise Physiology Laboratory viser at en brøkdel av oksygen på 11±1 % tilsvarer en arteriell oksygenmetning på 80±2 % hos middelaldrende individer. Deltakerne vil sitte under hele pusteprotokollen. Hypoksisk luft vil bli inhalert gjennom en maske koblet til en toveis ikke-repustende ventil, som i seg selv kobles til en 5-liters ikke-diffuserende gasspose (Hans Rudolph, Inc, USA). Pusteposen vil være koblet til en sertifisert medisinsk gasstank som inneholder 11 % oksygen og en balanse av nitrogen. Den intermitterende hypoksiprotokollen vil bestå av åtte 4-minutters sykluser med pust av hypoksisk luft ispedd normoksiske sykluser som puster romluft. Etter fire minutter med hypoksi, vil deltakerne bli byttet tilbake til pusteluft til luften til gjenmetning, som tar omtrent ett minutt. Når arteriell oksygenmetning når basislinjenivåene, vil deltakerne byttes tilbake til å puste hypoksisk luft, og begynner neste hypoksiske syklus. I motsetning til kronisk hypoksisk eksponering, er risiko forbundet med akutt hypoksisk eksponering på tre 4-minutters sykluser minimal, og ingen bivirkninger ble rapportert under intermitterende hypoksi hos våre deltakere.

Under sham-tilstanden vil komprimert luft (21 % oksygen) fra en gasstank leveres gjennom hele protokollen i stedet for 11 % oksygen. Deltakerne vil ikke motta informasjon om hvilken tilstand (Intermitterende hypoksi eller sham) de opplever under forsøkene.

Pulmonal gassutveksling Pust-for-pust målinger av lungegassutveksling som volum av oksygen og karbondioksid, respirasjonsfrekvens, tidalvolum, minuttventilasjon og fraksjon av innåndet oksygen vil bli bestemt fra et pneumotachometer (Ultima Cardio2, MGC Diagnostics, MN, USA) gjennom den intermitterende hypoksien. Pneumotachometeret vil bli montert mellom masken og pusteventilen til pustekretsen. Pneumotachometeret, munnstykket og ikke-repusteventilen desinfiseres i en 10 % blekemiddel- og vannløsning i 60 minutter og skylles grundig med vann fra springen i 5 minutter mellom hver bruk. Hver deltaker vil ha en ansiktsmaske som kun skal brukes av ham/henne.

Hemodynamikk En arteriell bølgeform oppnådd ved fingerpletysmografi fra langfingeren på venstre hånd vil bli registrert kontinuerlig (NOVA, Finapres Medical Systems, Amsterdam, Nederland) under den intermitterende hypoksien. Systolisk, diastolisk og gjennomsnittlig arterielt trykk, hjertefrekvens, slagvolum, hjertevolum og total perifer motstand vil bli utledet fra den arterielle bølgeformen, en metode som er validert mot invasive tiltak [9]. Alle data vil bli registrert i LabChart (Powerlab, ADInstruments Inc., CO, USA) for senere analyse.

Arteriell oksygenmetning Arteriell oksygenmetning vil kontinuerlig overvåkes med pulsoksymetri (NOVA, Finapres Medical Systems, Amsterdam, Nederland) gjennom den intermitterende hypoksien. Pulsoksymetersonden vil bli brukt på pekefingeren på venstre hånd.

Etter intermitterende hypoksi (eller falskhet), vil et testteammedlem eskortere deltakeren tilbake til BEL530 for å utføre balanse- og gangevurdering. Etter vurderingen vil et testteammedlem fjerne elektrodene og markørene fra deltakeren.