Betydningen av pustepersepsjon i respiratorisk kontroll
Optimalisering av sinn-kropp-interaksjoner i respirasjonskontroll under operasjonelt relevante miljømessige stressfaktorer
Krigere utsettes ofte for miljøer og livsstøttesystemer som øker pustemotstanden og arbeidet med å puste (WOB), for eksempel flybårne oksygenproduserende systemer og undervannspusteapparater. Forhøyet WOB øker deretter oppfatningen av pustevansker (dyspné) og har vært assosiert med nedsatt kognitiv ytelse, inkludert tregere reaksjonstid og redusert nøyaktighet under oppgaver som krever oppmerksomhet. Disse effektene er spesielt bekymringsfylte i operative situasjoner som krever rask beslutningstaking og presise motoriske responser.
Til tross for økende anerkjennelse av dette problemet, eksisterer det fortsatt betydelige hull når det gjelder strategier for å redusere de perseptuelle og kognitive konsekvensene av forhøyet inspiratorisk motstand, spesielt under realistiske operative stressfaktorer. Målet med dette eksperimentet er å avgjøre om endring av den sensoriske oppfatningen av pusting endrer pustingsoppfatning og kognitiv ytelse under inspiratorisk motstand. Auditiv tilbakemelding av ventilasjon vil bli manipulert (normal, redusert eller forsterket) for å vurdere om endring av pustingsrelatert sensorisk påvirkning påvirker pustingsoppfatning og kognitiv ytelse uten å endre den mekaniske belastningen.
Studieoversikt
Status
Forhold
Intervensjon / Behandling
Detaljert beskrivelse
I noen tilfeller kan det være uaktuelt å redusere inspiratoriske motstandslaster (f.eks. OBOGs, SCUBA) for militært personell, men det er avgjørende å forstå hvordan pustepersepsjon påvirkes av motstand. Auditiv tilbakemelding om ventilering påvirker pustebevissthet betydelig, og ettersom pustearbeidet øker, intensiveres denne persepsjonen på grunn av forsterket auditiv input. Denne økte bevisstheten kan distrahere og belaste kognitive prosesser. Nylige studier indikerer at auditive distraksjoner, som musikk under trening, kan redusere dyspné og respiratorisk og helkropps ubehag hos friske individer og personer med kronisk obstruktiv lungesykdom. Denne effekten kan stamme fra redusert auditiv tilbakemelding eller forbedrede følelsesmessige tilstander knyttet til musikk. Det eksisterer imidlertid et betydelig kunnskapshull: det er uklart om å redusere auditiv tilbakemelding om ventilering under økt inspiratorisk motstand påvirker pustepersepsjon og kognitiv funksjon. Studien vil vurdere innvirkningen av ulike auditive tilbakemeldingsforhold for ventilering (normal, eliminert via støydistraksjon, og forsterket) på kognitiv funksjon under høy inspiratorisk motstand. Det antas at å redusere auditiv tilbakemelding om ventilering ikke vil endre pustearbeidet, men vil redusere pustepersepsjon og forbedre kognitiv ytelse sammenlignet med standard eller forsterket tilbakemelding.
Deltakere vil gjennomføre to studieveisitter: et screening/innlæringsopphold (Studiedag 0) etterfulgt av ett eksperimentelt opphold (Studiedag 1). Deltakere vil bli instruert om å unngå koffein, alkohol, stimulerende medisiner, smertestillende/antiinflammatoriske medisiner, cannabis og cannabisrelaterte produkter, samt intensiv trening i minst 24 timer før eksperimentelle opphold. På Studiedag 0 vil deltakerne gjennomføre en kort innlæringspusteoppgave der de puster i 10 minutter gjennom et 8-10 mm hull i enden av en tilpasset enhet, noe som genererer en forhåndsbestemt inspiratorisk motstand på 6-9,5 centimeter vann per liter per sekund (cmH2O/L/s). Under pustetesten vil cerebral vaskulær, kardiovaskulær og autonom aktivitetsrespons bli målt. Hvert 5. minutt under pustetesten vil deltakerne bli bedt om å vurdere pustens intensitet og ubehag, og utføre en inspiratorisk kapasitetsmanøver. Kognitive vurderinger vil bli utført hvert 10. minutt. Etter pustetesten vil deltakerne fullføre lunge- og respirasjonsmuskelfunksjonstester.
Før Studiedag 1 (det eksperimentelle oppholdet) vil deltakerne bli randomisert til rekkefølgen de utsettes for intervensjonsforholdene (ambient/normal auditiv tilbakemelding, forsterket auditiv tilbakemelding, eller fjernet auditiv tilbakemelding med erstatning av en selvvalgt musikkavspillingsliste). Ved ankomst vil en øsofageal ballong bli plassert for å måle trykket rundt hjerte og lunger. Deltakerne vil deretter gjennomføre tre fullstendige pustetester, der de inspirerer mot en forhåndsbestemt motstandslast i 60 minutter, med auditive forhold i randomiseringsrekkefølgen. Biometrisk overvåking, kognitive oppgaver og deltakervurderinger under pustetestene vil bli fullført med samme frekvens som på Studiedag 0. En 1-times hvileperiode vil bli observert mellom pustetestene.
Studietype
Registrering (Antatt)
Fase
- Ikke aktuelt
Kontakter og plasseringer
Studiekontakt
- Navn: Timothy D Mickleborough, PhD
- Telefonnummer: 812-855-0753
- E-post: tmickleb@iu.edu
Studiesteder
-
-
Indiana
-
Bloomington, Indiana, Forente stater, 47405
- Multidisciplinary Engineering and Sciences Hall (MESH)
-
Ta kontakt med:
- Scott M Clarke
- Telefonnummer: 812-856-3244
- E-post: scotclar@iu.edu
-
Ta kontakt med:
- Zachary J Schalder, PhD
- Telefonnummer: 812-855-6953
- E-post: zschlade@iu.edu
-
Hovedetterforsker:
- Timothy D Mickleborough, PhD
-
-
Deltakelseskriterier
Kvalifikasjonskriterier
Alder som er kvalifisert for studier
- Voksen
Tar imot friske frivillige
Beskrivelse
Inkluderingskriterier:
- Mellom 18 og 40 år gammel.
- Engelsktalende og lesende.
- Selvrapportert ukentlig aktivitet på minst 120 minutter/uke med høyintensitets trening de siste 2 årene.
- Normal lungefunksjon vurdert ved hvilende tvungen ekspiratorisk volum i 1 sekund over tvungen vitalkapasitet (FEV1/FVC) > 75% av forventet.
- Normal kognitiv funksjon vurdert ved bruk av Montreal kognitiv funksjonstest [18].
- Kroppsmasseindeks (BMI) ≤ 35 kg/m2.
- Kvinner med en regelmessig menstruasjonssyklus som varierer fra 21-35 dager (eumenoré).
Ekskluderingskriterier:
- Historie med røyking eller rekreasjonsrøyking, hjerte- og karsykdommer, nyresykdommer, lungesykdommer (inkludert astma eller belastningsutløst astma), nevrologiske sykdommer og metabolske sykdommer.
- Er gravid eller kan muligens være gravid ifølge selvrapportering.
- Er fargeblind.
- Kjent allergi eller overfølsomhet mot latex.
- Tar selektive serotonin-gjenopptakshemmere, stimulerende medisiner, antibiotika og bruker smertestillende medisiner kronisk (Aleve, Tylenol, etc.).
- Hvilende blodtrykk > 130 mmHg systolisk eller 90 mmHg diastolisk og/eller hvilende puls > 100 slag per minutt.
- Kvinner med uregelmessige menstruasjonssykluser (oligomenoré) som varierer fra 36-90 dager, og kvinner med fravær av menstruasjonssyklus (amenoré).
- Bruker prevensjon utelukkende for å stoppe menstruasjonen (f.eks. Mirena spiral).
Studieplan
Hvordan er studiet utformet?
Designdetaljer
- Primært formål: Grunnvitenskap
- Tildeling: Randomisert
- Intervensjonsmodell: Crossover-oppdrag
- Masking: Ingen (Open Label)
Våpen og intervensjoner
Deltakergruppe / Arm |
Intervensjon / Behandling |
|---|---|
|
Aktiv komparator: Bakgrunnsstøy, deretter musikalsk avledning, deretter økt ventilasjon auditiv tilbakemelding
Deltakerne vil fullføre 3 fullstendige pusteoppgaver, én under hver lydbetingelse.
Rekkefølgen for betingelseseksponering vil bli tildelt via randomisering.
|
Deltakerne vil fullføre pusteprosessen med omgivelses (eller normal) lydtilbakemelding (~10 desibel).
Deltakerne vil utføre pusteoppgaven med økt auditiv tilbakemelding på ventilasjon (~70 desibel).
Spesifikt vil en liten mikrofon bli plassert i enheten som deltakerne puster gjennom for å forsterke lyden av deltakernes pust.
Deltakerne vil fullføre pustegjennomføringen uten auditiv tilbakemelding på ventilasjon.
Spesifikt vil deltakerne bruke støydempende hodetelefoner og lytte til en selvvalgt musikkliste med konstant lydnivå (~80 desibel).
|
|
Aktiv komparator: Bakgrunnsstøy, deretter økt ventilasjon auditiv tilbakemelding, deretter musikkavledning
Deltakerne vil gjennomføre 3 fullstendige pusteoppgaver, en under hver auditiv betingelse.
Rekkefølgen for betingelseseksponering vil bli tildelt via randomisering. |
Deltakerne vil fullføre pusteprosessen med omgivelses (eller normal) lydtilbakemelding (~10 desibel).
Deltakerne vil utføre pusteoppgaven med økt auditiv tilbakemelding på ventilasjon (~70 desibel).
Spesifikt vil en liten mikrofon bli plassert i enheten som deltakerne puster gjennom for å forsterke lyden av deltakernes pust.
Deltakerne vil fullføre pustegjennomføringen uten auditiv tilbakemelding på ventilasjon.
Spesifikt vil deltakerne bruke støydempende hodetelefoner og lytte til en selvvalgt musikkliste med konstant lydnivå (~80 desibel).
|
|
Aktiv komparator: Musikkdistraksjon, deretter bakgrunnsstøy, deretter økt ventilasjon auditiv tilbakemelding
Deltakerne vil gjennomføre 3 fullstendige pusteoppgaver, en under hver lyttebetingelse.
Rekkefølgen for betingelseseksponering vil bli tildelt via randomisering.
|
Deltakerne vil fullføre pusteprosessen med omgivelses (eller normal) lydtilbakemelding (~10 desibel).
Deltakerne vil utføre pusteoppgaven med økt auditiv tilbakemelding på ventilasjon (~70 desibel).
Spesifikt vil en liten mikrofon bli plassert i enheten som deltakerne puster gjennom for å forsterke lyden av deltakernes pust.
Deltakerne vil fullføre pustegjennomføringen uten auditiv tilbakemelding på ventilasjon.
Spesifikt vil deltakerne bruke støydempende hodetelefoner og lytte til en selvvalgt musikkliste med konstant lydnivå (~80 desibel).
|
|
Aktiv komparator: Økt ventilasjon auditiv tilbakemelding, deretter omgivelsesstøy, deretter musikkdistraksjon
Deltakerne vil fullføre 3 fullstendige pusteoppgaver, en under hver lyttebetingelse.
Rekkefølgen for betingelseseksponering vil bli tildelt via randomisering.
|
Deltakerne vil fullføre pusteprosessen med omgivelses (eller normal) lydtilbakemelding (~10 desibel).
Deltakerne vil utføre pusteoppgaven med økt auditiv tilbakemelding på ventilasjon (~70 desibel).
Spesifikt vil en liten mikrofon bli plassert i enheten som deltakerne puster gjennom for å forsterke lyden av deltakernes pust.
Deltakerne vil fullføre pustegjennomføringen uten auditiv tilbakemelding på ventilasjon.
Spesifikt vil deltakerne bruke støydempende hodetelefoner og lytte til en selvvalgt musikkliste med konstant lydnivå (~80 desibel).
|
|
Aktiv komparator: Økt ventilasjon auditiv tilbakemelding, deretter musikkavledning, deretter omgivelsesstøy
Deltakerne vil gjennomføre 3 fullstendige pusteoppgaver, én under hvert lydforhold.
Rekkefølgen for eksponering av forholdene vil bli tildelt via randomisering.
|
Deltakerne vil fullføre pusteprosessen med omgivelses (eller normal) lydtilbakemelding (~10 desibel).
Deltakerne vil utføre pusteoppgaven med økt auditiv tilbakemelding på ventilasjon (~70 desibel).
Spesifikt vil en liten mikrofon bli plassert i enheten som deltakerne puster gjennom for å forsterke lyden av deltakernes pust.
Deltakerne vil fullføre pustegjennomføringen uten auditiv tilbakemelding på ventilasjon.
Spesifikt vil deltakerne bruke støydempende hodetelefoner og lytte til en selvvalgt musikkliste med konstant lydnivå (~80 desibel).
|
|
Aktiv komparator: Musikkavledning, deretter økt ventilasjon auditiv tilbakemelding, deretter omgivelsesstøy
Deltakerne vil gjennomføre 3 fullstendige pustøvelser, en under hver auditiv tilstand.
Rekkefølgen for eksponering av tilstander vil bli tildelt via randomisering. |
Deltakerne vil fullføre pusteprosessen med omgivelses (eller normal) lydtilbakemelding (~10 desibel).
Deltakerne vil utføre pusteoppgaven med økt auditiv tilbakemelding på ventilasjon (~70 desibel).
Spesifikt vil en liten mikrofon bli plassert i enheten som deltakerne puster gjennom for å forsterke lyden av deltakernes pust.
Deltakerne vil fullføre pustegjennomføringen uten auditiv tilbakemelding på ventilasjon.
Spesifikt vil deltakerne bruke støydempende hodetelefoner og lytte til en selvvalgt musikkliste med konstant lydnivå (~80 desibel).
|
Hva måler studien?
Primære resultatmål
Resultatmål |
Tiltaksbeskrivelse |
Tidsramme |
|---|---|---|
|
Endring i Stroop Color-Word Test-tidsprestasjon
Tidsramme: Før og etter hver pustoppgave på dag 1 (varighet cirka 60 minutter)
|
Tidsytelse på Stroop Color-Word Test (min:sek) vil bli målt hvert 10. minutt under hver pustetask.
|
Før og etter hver pustoppgave på dag 1 (varighet cirka 60 minutter)
|
|
Endring i Stroop farge-ord-testens feilprestasjon
Tidsramme: Før og etter hver pustetest på dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
Antall feil på Stroop Color-Word Test vil bli målt hvert 10. minutt under hver pusteøvelse.
|
Før og etter hver pustetest på dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
|
Endring i oppfatning av dyspné-intensitet
Tidsramme: Før og etter hver pustetest på dag 1 (varighet ca. 60 minutter)
|
Deltakerne vil vurdere oppfatningen av dyspné (pustevansker) intensitet på en visuell analog skala (VAS) hvert 5. minutt under hver pustetask.
Deltakeren vil tegne en vertikal markørlinje på en horisontal linje (100mm), som indikerer deres pustepersepsjon fra "ikke merkbar" (0mm) til "maksimal forestilt intensitet" (100mm).
|
Før og etter hver pustetest på dag 1 (varighet ca. 60 minutter)
|
|
Endring i oppfatning av ubehagelighet ved dyspné
Tidsramme: Før og etter hver pusteprosedyre på dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
Deltakerne vil vurdere oppfatningen av dyspne (pustebesvær) ubehag på en visuell analog skala (VAS) hvert 5. minutt under hver pustøvelse.
Deltakeren vil tegne en vertikal markørlinje på en horisontal linje (100mm) som angir deres pusteforståelse fra "ikke ubehagelig" (0mm) til "maksimal tenkelig ubehag" (100mm).
|
Før og etter hver pusteprosedyre på dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
Sekundære resultatmål
Resultatmål |
Tiltaksbeskrivelse |
Tidsramme |
|---|---|---|
|
Endring i cerebral blodhastighet
Tidsramme: Før og etter hver pusteprosedyre på dag 1 (ca. 60 minutter i varighet)
|
Bilateral transkraniell Doppler-ultralyd vil bli brukt for kontinuerlig å måle blodhastighet i arteria cerebri media og posterior under hver pusteprosedyre.
Ultralydtransduserne vil bli plassert på begge sider av hodet ved de temporale vinduene, og posisjonene vil bli festet ved hjelp av en transducerholder.
|
Før og etter hver pusteprosedyre på dag 1 (ca. 60 minutter i varighet)
|
|
Endring i hjertefrekvens
Tidsramme: Før og etter hver pusteprosedyre på dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
Hjertefrekvensen vil bli målt kontinuerlig under hver pusteøvelse med 3-leddet elektrokardiografi (EKG).
|
Før og etter hver pusteprosedyre på dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
|
Endring i blodtrykk - Finger fotopletysmografi
Tidsramme: Før og etter hver pusteprosedyre på dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
Blodtrykket vil bli målt kontinuerlig under hver pusteoppgave via fingerfotopletysmografi.
|
Før og etter hver pusteprosedyre på dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
|
Endring i blodtrykk - brakhial arterie
Tidsramme: Før og etter hver pustoppgave på dag 1 (varighet ca. 60 minutter)
|
Blodtrykket vil bli målt hvert 10. minutt under hver pusteoppgave via en standard blodtrykksmansjett og auskultasjon av arteria brachialis.
|
Før og etter hver pustoppgave på dag 1 (varighet ca. 60 minutter)
|
|
Endring i diafragmetykkelse
Tidsramme: Før og etter hver pusteoppgave på dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
Diafragma-tykkelsen vil bli målt via Doppler ultralyd i 10./11. ribbens mellomrom under funksjonell residualkapasitet (FRC; hvile) og slutten av innånding, samt under maksimalt innåndingstrykk (MIP)-testen fra FRC før og etter hver tilstand.
|
Før og etter hver pusteoppgave på dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
|
Endring i hjertefrekvensvariabilitet
Tidsramme: Før og etter hver pusteprosedyre på dag 1 (varighet på omtrent 60 minutter)
|
Hjerteratevariabilitet (slag per minutt) vil bli målt kontinuerlig under hver pusteoppgave via 3-leders elektrokardiogram (EKG).
|
Før og etter hver pusteprosedyre på dag 1 (varighet på omtrent 60 minutter)
|
|
Endring i perifer oksygenmetning
Tidsramme: Før og etter hver pusteprosedyre på dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
Perifer oksygenmetning vil bli målt kontinuerlig under hver pustetest via pulsoximetri.
|
Før og etter hver pusteprosedyre på dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
|
Endring i cerebralt blodoksygenkinetikk
Tidsramme: Før og etter hver pusteprosedyre på Dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
Oksyhemoglobin og deoksyhemoglobin (opptak/ekstraksjon, μM) vil bli målt kontinuerlig via nær-infrarød spektroskopi (NIRS) av prefrontal cortex under hver pustetest.
|
Før og etter hver pusteprosedyre på Dag 1 (varer omtrent 60 minutter)
|
Samarbeidspartnere og etterforskere
Sponsor
Samarbeidspartnere
Studierekorddatoer
Studer hoveddatoer
Studiestart (Antatt)
Primær fullføring (Antatt)
Studiet fullført (Antatt)
Datoer for studieregistrering
Først innsendt
Først innsendt som oppfylte QC-kriteriene
Først lagt ut (Faktiske)
Oppdateringer av studieposter
Sist oppdatering lagt ut (Faktiske)
Siste oppdatering sendt inn som oppfylte QC-kriteriene
Sist bekreftet
Mer informasjon
Begreper knyttet til denne studien
Andre studie-ID-numre
- 28381- Aim 2
- FOAAFRLAFOSR20240007 (Annet stipend/finansieringsnummer: Air Force Office of Scientific Research)
Plan for individuelle deltakerdata (IPD)
Planlegger du å dele individuelle deltakerdata (IPD)?
IPD-planbeskrivelse
Legemiddel- og utstyrsinformasjon, studiedokumenter
Studerer et amerikansk FDA-regulert medikamentprodukt
Studerer et amerikansk FDA-regulert enhetsprodukt
produkt produsert i og eksportert fra USA
Denne informasjonen ble hentet direkte fra nettstedet clinicaltrials.gov uten noen endringer. Hvis du har noen forespørsler om å endre, fjerne eller oppdatere studiedetaljene dine, vennligst kontakt register@clinicaltrials.gov. Så snart en endring er implementert på clinicaltrials.gov, vil denne også bli oppdatert automatisk på nettstedet vårt. .