Miljøtemperaturens rolle i pustekontroll

Krigere står ofte overfor termiske stressfaktorer som øker WOB, selv med livsstøttesystemer på plass. Både kulde- og varmestress øker WOB uavhengig, uten at økt inspiratorisk motstand kreves. Kuldestress stimulerer ventilasjon og forårsaker en bifasisk bronkiolrespons: innånding av kald luft under hyperventilasjon fører til innledende bronkiodilatasjon etterfulgt av bronkiosonstriksjon, som strammer bronkiolene og øker luftstrømningsmotstanden, og dermed WOB. Krigere blir også utsatt for ekstrem varme, og hypertermi-indusert hyperventilasjon oppstår når kjernetemperaturen når rundt 38,0°C, noe som korrelerer betydelig med økt WOB under varmestress. Krigere opplever ofte disse miljømessige stressfaktorene sammen med forhøyet pustemotstand, spesielt under undervannsdykkingsoppdrag i varierende temperaturer eller i høyt ytende fly med OBOGs utsatt for ekstrem varme.

Det eksisterer et kritisk kunnskapshull angående om høyt inspiratorisk motstand kombinert med termisk stress forsterker WOB, og endrer oppfatningen av pusting og kognitive og fysiologiske responser. Studien vil undersøke WOB, pusteperepsjon, kognitiv funksjon og fysiologiske responser under kombinert inspiratorisk motstand og termisk stress (termoneutralt, varme og kulde). Det antas at WOB vil øke under varme- og kuldestress, noe som resulterer i større oppfatning av pustevansker og redusert kognitiv ytelse sammenlignet med termoneutrale forhold.

Deltakere vil fullføre 4 studiebesøk: et screening/innføringsopphold (Studiedag 0) etterfulgt av tre eksperimentelle besøk (Studiedag 1, Dag 2 og Dag 3). Deltakere vil bli instruert om å unngå koffein, alkohol, stimulerende medisin, smertestillende/antiinflammatorisk medisin, cannabis og cannabisrelaterte produkter, og intens trening i minst 24 timer før eksperimentelle besøk. På Studiedag 0 vil deltakere fullføre en kort innføringsoppgave i pusting der de pustes i 10 minutter gjennom et 8-10 mm hull på slutten av en tilpasset enhet, som genererer en forhåndsbestemt inspiratorisk motstand på 6-9,5 centimeter vann per liter per sekund (cmH2O/L/s). Under pustingsoppgaven vil serebrovaskulære, kardiovaskulære og autonome aktivitetsresponser måles. Hvert 5. minutt under pustetesten vil deltakerne bli bedt om å vurdere pustingsintensitet og ubehag, og utføre en inspiratorisk kapasitetsmanøver. Kognitive vurderinger vil administreres hvert 10. minutt. Etter pustingsoppgaven vil deltakerne fullføre lunge- og pustemuskelfunksjonstester.

Før de eksperimentelle besøkene vil deltakerne randomiseres til rekkefølgen de utsettes for de intervensjonelle forholdene (varmt, kaldt eller termoneutralt). Ved ankomst vil en øsofagusballong plasseres for å måle trykket rundt hjertet og lungene. Deltakerne vil deretter plasseres i et miljøkammer (for å kontrollere fuktighet) mens de bærer en spesiell drakt som tillater forskjellige temperaturer av vann å sirkuleres gjennom rør som vil utsette dem for temperaturforholdene i omtrent 30 minutter før de starter de fullengde pustingsoppgavene. Under termoneutrale forhold vil 34°C vann perfunderes gjennom den spesielle drakten mens deltakerne hviler i kammeret satt til 24°C og 40 % romfuktighet. Under kaldt forhold vil 4°C vann perfunderes gjennom den spesielle drakten mens deltakerne hviler i kammeret satt til 4°C og 10 % romfuktighet. Pustingsoppgaven vil begynne når øsofagustemperaturen når -1°C og -2°C i forhold til baseline øsofagustemperatur. Under varmt forhold vil 50°C vann perfunderes gjennom den spesielle drakten mens deltakerne hviler i kammeret satt til 40°C og 40 % romfuktighet. Pustingsoppgaven vil begynne når øsofagustemperaturen når +1°C og +2°C i forhold til baseline øsofagustemperatur. Ved hvert eksperimentelt besøk vil deltakerne fullføre en fullengde pustingsoppgave, der de inspirerer mot en forhåndsbestemt resistiv belastning i 60 minutter. Biometrisk overvåking vil kontinuerlig utføres, og kognitive vurderinger og deltakervurderinger under pustingsoppgavene vil utføres ved 45 og 90 minutter av betingelseseksponeringen. En 7-dagers utvaskingsperiode vil overholdes mellom de eksperimentelle besøkene.