Fizjologiczne i termoregulacyjne reakcje ochładzania ciała podczas jazdy na rowerze w gorącym środowisku (PYTHON)

Projekt

Badanie zostanie zakończone w następującym terminie:

Wizyta 1: Badanie linii bazowej i VO2max

Wizyta 2: Wizyta w zakresie produkcji ciepła metabolicznego

Wizyta 3-6: Próba 1, 2, 3, 4

Informacje dotyczące poszczególnych wizyt opisano poniżej, jednak szczegółowe protokoły gromadzenia danych dla zmiennych zależnych i procedur przedstawiono poniżej opisu projektu badania. Uczestnicy zostaną poproszeni o podpisanie formularza udostępnienia zdjęć/filmów (Załącznik H) do wykorzystania w projektach badawczych, publikacjach naukowych/konferencjach oraz do celów edukacyjnych. Uczestnicy mogą być filmowani lub fotografowani podczas ćwiczeń lub odpoczynku w komorze środowiskowej. Przydział uczestników nastąpi po uzyskaniu zgody lekarskiej.

Wizyta 1: Badanie linii bazowej i VO2max

Uczestnicy, którzy zostaną zatwierdzeni do udziału, zostaną zaplanowani na dzień testów linii bazowej i VO2max. Podstawowa przemiana materii (BMR) zostanie zmierzona po przybyciu na wizytę wyjściową. Uczestnik będzie leżał na plecach z wentylowanym kapturem zakrywającym głowę i tułów. Wentylowany kaptur będzie podłączony do węża podłączonego do wózka metabolicznego. Wózek metaboliczny będzie stale mierzyć współczynnik wymiany oddechowej, zużycie tlenu i wykorzystanie substratu. Uczestnik pozostanie pod maską przez około 30 minut. Po zakończeniu BMR uczestnicy dostarczają próbkę moczu do czystego kubka na mocz. Zostanie oceniony ciężar właściwy moczu i kolor moczu. Rejestrowana będzie również masa nagiego ciała. Każdemu uczestnikowi zostanie zapewniona prywatność podczas uzyskiwania pomiarów masy ciała poprzez dokonywanie pomiarów z uczestnikiem sam na sam w prywatnym pokoju za solidnymi, zamkniętymi drzwiami, a badanie odczytuje wagę na zewnątrz pokoju. Uczestnicy będą mogli kontynuować test VO2max tylko wtedy, gdy zostaną spełnione kryteria euhydratacji moczu (USG) ≤1,025. Jeśli uczestnik przybędzie z USG między 1,020 a 1,025, zostanie poproszony o wypicie 500 ml wody, aby zapewnić właściwy stan nawodnienia. Jeśli USG jest większe niż 1,025, temat zostanie przełożony na inny dzień. Wzrost zostanie zmierzony za pomocą taśmy mierniczej podczas Wizyty 1. Procent tkanki tłuszczowej zostanie zmierzony za pomocą pletyzmografii wypierania powietrza (BodPod®; Cosmed, wersja oprogramowania 4.2+, Concord, CA, USA). Zajmie to mniej niż ~5 minut. Informacje te zostaną wykorzystane do opisania danych demograficznych podmiotu. Uczestnicy zostaną również poproszeni o wykonanie testu maksymalnego poboru tlenu (VO2max) na bieżni i ergometrze rowerowym w środowisku termoneutralnym w odstępach od około 30 minut do jednej godziny. Ten test dostarczy informacji na temat poziomu wydolności tlenowej uczestników, który zostanie porównany między dwoma protokołami ćwiczeń. Uczestnicy zostaną również zapytani o ich średnią tygodniową aktywność fizyczną (Załącznik K). Ta wizyta zajmie około 1-2 godzin.

Wizyta 2: Metaboliczna produkcja ciepła Wizyta

Aby przepisać odpowiednią intensywność ćwiczeń, należy kontrolować wytwarzanie ciepła. Wytwarzanie ciepła zostanie przepisane przy użyciu stopniowanego testu wysiłkowego (etapy 3-5 minut) w upale (taka sama temperatura otoczenia jak w próbach), który zmierzy dane metaboliczne poprzez zbieranie wydychanego powietrza przy użyciu 2-drożnej maski bez ponownego oddychania w celu obliczenia ciepła produkcji i odpowiednio dobrać intensywność jazdy na rowerze, aby porównać grupy uczestników badania. Ten test zostanie przeprowadzony po wizycie wyjściowej. Procedury badawcze będą naśladować te z prób (opisane poniżej), z wyjątkiem protokołu ćwiczeń. Wykonanie protokołu ćwiczeń zajmie około 20 minut. Będzie obejmował 5 etapów ćwiczeń (etapy stopniowane). Podczas tej wizyty uczestnik będzie nosił ACU.

Wizyta 3-6: Próby 1-4

Numery uczestników zostaną losowo przydzielone, a 4 próby (mgiełka-wentylator, przedramię, chłodzenie pasywne, ręcznik lodowy) zostaną zamówione za pomocą generatora liczb losowych i przypisane do numeru uczestnika.

Zlecenia te będą równoważone między uczestnikami, aby zapewnić, że nie wystąpi efekt zamówienia. W ramach badania każdy uczestnik przejdzie cztery próby. Uczestnicy będą mogli odrobić wizyty próbne, jeśli są chorzy, doznają kontuzji lub nie spełniają wymagań dotyczących nawodnienia. Uczestnicy zostaną zapytani, czy obecnie chorują lub przyjmują leki, aby ustalić, czy mogą ukończyć próbę wysiłkową. Wizyta uczestnika zostanie przełożona w przypadku wystąpienia gorączki, aktualnej choroby lub przyjmowania leków wpływających na temperaturę ciała. Uczestnicy przejdą cztery próby w ciągu czterech oddzielnych dni.

Test #

Interwencja chłodzenia

1

Chłodzenie pasywne

2

Chłodzenie wentylatorem mgły

3

Zanurzenie przedramienia

4

lodowy ręcznik

Protokół ćwiczeń i części regeneracyjne tego badania zostaną przeprowadzone w komorze klimatycznej o temperaturze otoczenia około 30-40°C i wilgotności względnej około 30-70%. Uczestnicy będą pić ad libitum podczas całej próby wysiłkowej.

Po przybyciu do laboratorium uczestnicy zostaną poproszeni o wskazanie, czy spożywali odpowiednio alkohol lub kofeinę w ciągu ostatnich 24 godzin i 12 godzin. Nie zostaną poproszeni o dokładne określenie, co spożyli, ale jeśli dostarczą pozytywnego wskazania, ich proces zostanie przełożony na inny dzień. Uczestnicy dostarczają niewielką próbkę moczu do czystego kubka na mocz i mierzona jest naga masa ciała. Po przybyciu do laboratorium stan nawodnienia zostanie oceniony na podstawie ciężaru właściwego moczu, nagiej masy ciała i koloru moczu. Uczestnicy będą mogli kontynuować próbę wysiłkową tylko wtedy, gdy zostaną spełnione kryteria euhydratacji moczu (USG) ≤1,025. Jeśli uczestnik przybędzie z USG między 1,020 a 1,025, zostanie poproszony o wypicie 500 ml wody, aby zapewnić właściwy stan nawodnienia. Jeśli USG jest większe niż 1,025, temat zostanie przełożony na inny dzień. Podczas wcześniejszej wizyty uczestnicy otrzymają instrukcje dotyczące sposobu uzyskania pożądanego stanu nawodnienia przed nadchodzącą próbą. Naukowcy wprowadzą sondę przełykową. Tylko przeszkolony personel może wprowadzać sondę przełykową (studenci nie mają wstępu). Uczestnicy włożą sondę doodbytniczą i założą pasek do pomiaru tętna. Dodatkowo uczestnicy będą nosić 9-miejscowe czujniki temperatury skóry Biopac. Naukowcy przymocują czujniki temperatury skóry z taśmą medyczną do klatki piersiowej, ramienia, przedramienia, uda, szyi, brzucha, uda, pleców i łydki (przedniej i tylnej) uczestników. Uczestnicy będą również nosić iButtons (bezprzewodowe czujniki temperatury skóry) na klatce piersiowej, ramieniu, przedramieniu, udzie i łydce (przedniej i tylnej). Uczestnicy zostaną również poproszeni o wypełnienie subiektywnego kwestionariusza snu po przybyciu do laboratorium. Podczas prób ćwiczeń uczestnicy będą nosić aktywny mundur bojowy (ACU). Dla uczestników dostępne będą trzy rozmiary ADU bluzy i spodni (mały, średni, duży). Aby upewnić się, że ACU jest odpowiednio dopasowane, zostanie użyty pasek. Uczestnicy nie będą mogli przechowywać ACU-ADU zostaną umyte (zgodnie z zaleceniami producenta) i ponownie użyte dla uczestników. Instrukcje producenta ADU są identyczne jak w przypadku standardowego cyklu prania (środek piorący i pralka sucha). ACU zostanie zważony przed i po użyciu, aby zmierzyć pot wychwycony na ubraniu. Uczestnicy będą nosić urządzenia na nadgarstek (dostarczone przez BHSAI) na swoim niedominującym ramieniu podczas całego testu. Aby zapewnić dokładne pomiary tętna, urządzenie na nadgarstek należy umieścić w odległości około 1 cala od nadgarstka i dobrze dopasować. Urządzenie na nadgarstek służy do szacowania tętna za pomocą technologii podczerwieni. Oszacowane tętno na nadgarstku zostanie porównane z czujnikiem tętna Polar (złoty standard). System ostrzegania o ciele wykorzystuje tętno z urządzenia na nadgarstku oraz warunki otoczenia do oszacowania temperatury ciała. Sponsor badania użyje temperatury w odbycie i 7-miejscowych czujników temperatury skóry do zmiany algorytmu (nie w czasie rzeczywistym – na podstawie zebranych danych) w celu lepszego oszacowania temperatury ciała. Przyszłym celem jest wbudowanie w zegarek systemu ostrzegania o ciele. Uczestnicy będą nosić inne urządzenie oparte na nadgarstku (WHOOP) na ramieniu, które nie ma urządzenia BHSAI. Urządzenie WHOOP będzie monitorować zmienność rytmu serca i sen. Uczestnicy zostaną poproszeni o noszenie tego urządzenia codziennie przez cały czas trwania badania.

Uczestnicy wejdą do komory środowiskowej i będą siedzieć przez 30 minut, aby osiągnąć równowagę. Komora środowiskowa zostanie ustawiona na temperaturę otoczenia 30-40°C, wilgotność względną 30-70%. Po podstawowych pomiarach tętna i temperatury w odbycie uczestnicy uzupełnią wskaźniki percepcyjne. Uczestnicy wypełnią również kwestionariusz objawów środowiskowych (ESQ).

Próba będzie składać się z dwóch 40-minutowych interwałów jazdy na rowerze od 7 W/kg do 15 W/kg. Po każdym 40-minutowym bloku ćwiczeń nastąpi przerwa na odpoczynek, podczas której nastąpi ochłodzenie. Uczestnicy będą mogli pić ad libitum przez cały okres próby wysiłkowej. Uczestnik będzie schładzany przez około 30 minut z przypisaną mu metodą chłodzenia. Temperatura w odbycie i przełyku, temperatura skóry, tętno, pomiary percepcyjne i nastrój (POMS, opisane poniżej) będą zbierane w różnych punktach czasowych przed, w trakcie i po ćwiczeniach i ochłodzeniu. Metaboliczne wytwarzanie ciepła będzie mierzone za pomocą kalorymetrii pośredniej (maska ​​połączona z wózkiem metabolicznym) podczas wszystkich czterech prób.

Pasywne chłodzenie: Uczestnicy zostaną poproszeni o zajęcie miejsca na krześle w komorze klimatycznej w celu pasywnego chłodzenia.

Wentylator mgły: Wentylator mgły zostanie umieszczony obok uczestnika i będzie wachlował tylko jego dłonie i przedramiona podczas chłodzenia mgiełką. Uczestnicy zostaną poproszeni o podwinięcie rękawów ADU w celu zwiększenia powierzchni skóry. Rejestrowana będzie temperatura mgły i prędkość wiatru wentylatora.

Zanurzenie przedramienia: Podczas zanurzania przedramienia uczestnik umieszcza swoje przedramię w wodzie o temperaturze około 20°C.

Ręcznik lodowy: ręcznik, który może utrzymywać wodę przez dłuższy czas, będzie używany i zanurzony w mieszance wody z lodem (~2 C). Badacze delikatnie wyciskają ręcznik, aby usunąć nadmiar wody (ale pozostają nasyceni wodą), a następnie nakładają na przedramiona i dłonie ciasno, tak aby nie było szczeliny powietrznej między ręcznikiem a kończyną. Nakładaj na 1-5 minut, a następnie zastąp go innym świeżym, zimnym ręcznikiem. Ten krok zapewni, że przedramiona i dłonie będą miały prawie stałą temperaturę aplikacji, ponieważ ręcznik będzie się nagrzewał w czasie aplikacji. Proces będzie powtarzany przez cały czas chłodzenia.

Zbieranie danych zostanie podzielone na dwie odrębne fazy. Najpierw zostanie przeprowadzone badanie pilotażowe, w którym dwóch pierwszych uczestników ukończy wszystkie wizyty w laboratorium badawczym. Dane z tych badań zostaną udostępnione sponsorowi do przeglądu przed kontynuowaniem gromadzenia danych. Uczestnicy przejdą te same procedury w przypadku testów pilotażowych, co w przypadku zwykłych testów. Dane z testów pilotażowych zostaną uwzględnione w zbiorze danych. Po zatwierdzeniu przez sponsora gromadzenie danych zostanie wznowione. Każda próba będzie trwała około 4 godzin.

Wszystkie urządzenia zostaną odpowiednio wyczyszczone zgodnie z instrukcją producenta przed użyciem przez innych uczestników.