Porównanie warunków dwuśrodowiskowych podczas wykonywania czynności zawodowych (COBRA)

Każdy uczestnik odbędzie 5 wizyt studyjnych: 1) badanie podstawowe i cztery próby.

Numery uczestników zostaną przydzielone losowo. Cztery badania dla mężczyzn (ekstremalne zimno, EC; Umiarkowane zimno, MoC; łagodne zimno, MiC; ekstremalne upały, EH) i cztery badania dla kobiet (EC-faza folikularna, EC-F; EC-faza lutealna, EC-L; EH -F; EH-F) zostaną zamówione z generatorem liczb losowych i przypisane do numeru uczestnika. Zlecenia te będą równoważone między uczestnikami, aby zapewnić, że nie wystąpi efekt zamówienia. Przydział uczestników nastąpi po uzyskaniu zgody lekarskiej. 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.

Testowanie podstawowe (wizyta 1)

Uczestnicy, którzy zostaną zatwierdzeni do udziału, zostaną zaplanowani na linię bazową i VO2max

dzień testów. Po przybyciu do laboratorium badani 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 tylko kontynuować

test VO2max, jeśli spełnione są kryteria ciężaru właściwego moczu po uwodnieniu (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. Uczestnicy wypełnią Dziennik snu Karolinska (Załącznik I) przed zebraniem danych antropometrycznych. Kobiety wypełnią kwestionariusz historii miesiączki (Załącznik K). Wysokość będzie mierzona za pomocą taśmy mierniczej. Procent tkanki tłuszczowej będzie mierzony 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. W celu zaznajomienia się naukowcy włożą i natychmiast usuną sondę przełykową. Uczestnicy zostaną również poproszeni o wykonanie testu maksymalnego poboru tlenu (VO2max) na bieżni w środowisku termoneutralnym. Ten test sprawdzi poziom wydolności aerobowej uczestników. Po przetestowaniu VO2max badacze ocenią 6 lokalizacji, w których podczas dni próbnych będą przeprowadzane analizy przepływu krwi (opisane w części dotyczącej zmiennej zależnej). To zapozna uczestnika z procesem przepływu krwi i pozwoli naukowcom optymalnie zlokalizować każdą interesującą tętnicę przed dniami testów. Badacze mogą również użyć ostrego lub kalki kreślarskiej do zaznaczenia anatomicznych punktów orientacyjnych, aby pomóc w identyfikacji tętnic podczas dni próbnych. Ta wizyta zajmie około 1-2 godzin.

Badanie częściowe nr 1 Mężczyźni i kobiety w ekstremalnie niskich i wysokich temperaturach

To badanie częściowe będzie obejmowało dwie wizyty dla mężczyzn i cztery wizyty dla kobiet (rysunek poniżej).

Uczestnicy wykonają 30 minut odpoczynku poza komorą klimatyczną, godzinę odpoczynku w komorze klimatycznej i 2 godziny pracy do odpoczynku w komorze klimatycznej.

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 badanie. Wizyta uczestnika zostanie przełożona w przypadku wystąpienia gorączki, aktualnej choroby lub przyjmowania leków wpływających na temperaturę ciała. Obie próby odbędą się w oddzielnych dniach w odstępie co najmniej 3 dni. Kobiety określą swoją fazę cyklu miesiączkowego na podstawie samoopisu i kwestionariusza historii miesiączki wypełnionego podczas wizyty wyjściowej (Załącznik K). Próby EC i EH w fazie folikularnej zostaną zebrane 14 dni po rozpoczęciu miesiączki, a faza lutealna wystąpi między 14 a ~30 dniem cyklu.

Po przybyciu do laboratorium badani dostarczają próbkę moczu do czystego kubka na mocz. Zostanie oceniony ciężar właściwy moczu i kolor moczu. Naga masa ciała zostanie zarejestrowana. 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 badanie tylko wtedy, gdy zostaną spełnione kryteria ciężaru właściwego moczu po euhydratacji (USG) ≤1,025. Jeśli uczestnik przyjedzie z USG między 1,020 a 1,025, zostanie poproszony o wypicie 500 ml wody w celu zapewnienia odpowiedniego stanu nawodnienia. Uczestnicy otrzymają instrukcje na poprzedniej wizycie, jak uzyskać pożądany stan nawodnienia przed nadchodzącą próbą.

Po przybyciu do laboratorium uczestnicy zostaną również 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. Kluczowy personel badawczy wprowadzi sondę przełykową w celu pomiaru temperatury przełyku (procedura opisana poniżej). Żaden student studiów licencjackich, który jest wymieniony jako kluczowy personel, nie włoży sondy przełykowej. Uczestnicy prywatnie włożą termometr doodbytniczy 15 cm poza zwieracz odbytu i założą pasek do monitorowania pracy serca. Dodatkowo uczestnicy będą nosić 14-miejscowe czujniki temperatury skóry (Biopac). Naukowcy przyłożą czujniki temperatury skóry z taśmą medyczną do czubka i podstawy palca uczestników, grzbietu dłoni, przedramienia, uda, łydki, grzbietu stopy, dużego palca u nogi, nosa, policzka, czubka ucha, brody i czoła. Uczestnicy będą mieli również do dyspozycji 4 czujniki temperatury skóry iButton umieszczone w czterech miejscach (ramię, klatkę piersiową, łydkę, udo) do oceny średniej temperatury skóry. Uczestnicy zostaną również poproszeni o wypełnienie subiektywnego kwestionariusza snu po przybyciu do laboratorium. uczestnicy będą nosić smartwatch Samsung Gear S3 na niedominującym ramieniu i pas piersiowy Polar. Urządzenia te byłyby sparowane ze smartfonem Samsung Galaxy Note 4, który obsługuje algorytm 2B-Cool do szacowania temperatury rdzenia na podstawie danych ze smartwatcha. Urządzenia te zostałyby dostarczone przez BHSAI do University of Connecticut.n Oprócz urządzeń dostarczonych przez BHSAI, uczestnicy będą nosić zegarek Apple i zegarek Garmin na przeciwnej ręce. Oba te urządzenia zostaną zweryfikowane pod kątem ocen według złotego standardu (tabela 2). Każda zmienna zależna pochodząca z urządzeń Apple i Garmin z własnych aplikacji producenta. Wszystkie pomiary zostaną wykonane począwszy od okresu narażenia termoneutralnego (przed narażeniem), aby uwzględnić zapisy linii bazowej. Przepływ krwi w tętnicy ramiennej, tętnicy promieniowej i łokciowej, tętnicy udowej powierzchownej, tętnicy piszczelowej przedniej i tętnicy piszczelowej tylnej będzie mierzony za pomocą ultrasonografu Triplex podczas spoczynku (przed wysiłkiem i podczas przerw na odpoczynek). Zostanie zastosowana ta sama kolejność miejsc pomiaru u różnych pacjentów, np. 1) promieniowa, 2) łokciowa, 3) ramienna, 4) udowa, 5) przednia piszczelowa i 6) tylna piszczelowa. Pulsoksymetr zostanie również przypięty do palca uczestnika i mierzony co 10 minut podczas każdego okresu odpoczynku. Mleczan we krwi zostanie oceniony na podstawie próbki krwi z opuszka palca (0,7 μ1) podczas prób wysiłkowych i po wysiłku. Dane dotyczące VO2 zostaną również ocenione w celu zebrania metabolicznej produkcji ciepła. Po 30-minutowej ekspozycji termoneutralnej uczestnicy odpoczywają w leżaku przez godzinę, a następnie wykonują 2 godziny umiarkowanych ćwiczeń z przerwami na odpoczynek. Wszystkie zmienne zależne wymienione powyżej zostaną zebrane w okresie ćwiczeń w różnych punktach czasowych. Uczestnicy będą pić ad libitum podczas całej próby wysiłkowej. Uczestnicy zostaną poproszeni o prowadzenie rejestru diety (za pomocą My Fitness Pal), aby śledzić spożycie żywności i płynów w okresie próbnym.

Ekstremalnie zimna próba

Podczas próby EC uczestnicy będą nosić koszulkę, szorty, czapkę z mikropolaru i lekką kominiarkę. Uczestnicy będą również nosić skarpetki do kostek (bez butów podczas odpoczynku). Uczestnicy spoczywają prosto na krześle ze stopami nad ziemią i rękami na poręczach krzesła (wystawionych na działanie powietrza). Uczestnik pozostanie w pozycji siedzącej do 1 godziny. Dla dodatkowego bezpieczeństwa uczestników eksperyment zostanie przerwany, jeśli temperatura wewnętrzna ciała spadnie poniżej 35°C. Uczestnicy będą nosić koszulkę, szorty, czapkę z mikropolaru i buty do części ćwiczeń w protokole. Próba zostanie przeprowadzona poza komorą (~20C) oraz w komorze klimatycznej z temperaturą otoczenia poniżej 8°C i wilgotnością względną około 30%.

Ekstremalna próba ciepła

Podczas próby EH uczestnicy będą nosić koszulkę i szorty, czapkę z mikropolaru oraz lekką kominiarkę podczas odpoczynku. Uczestnicy będą również nosić skarpetki do kostek (bez butów podczas odpoczynku). Przed rozpoczęciem ćwiczeń uczestnicy zdejmują czepek i kominiarkę. Podczas odpoczynku uczestnicy spoczywają wyprostowani na krześle ze stopami nad ziemią i rękami na poręczach krzesła (wystawionych na działanie powietrza). Uczestnik pozostanie w pozycji siedzącej do 1 godziny. Dla dodatkowego bezpieczeństwa uczestników eksperyment zostanie przerwany, jeśli temperatura wewnętrzna ciała przekroczy 40C. Uczestnicy będą nosić koszulkę, szorty, czapkę z mikropolaru i buty do części ćwiczeń w protokole. Próba zostanie przeprowadzona poza komorą (~20C) oraz w komorze klimatycznej z temperaturą otoczenia 30-42C i wilgotnością względną około 30-60%. Uczestnicy wypełnią również kwestionariusz objawów środowiskowych (ESQ).

Podbadanie nr 2 Mężczyźni Umiarkowany i łagodny stres związany z zimnem w spoczynku

Uczestnicy odpoczną 30 minut poza komorą klimatyczną i dwie godziny odpoczynku w komorze klimatycznej w umiarkowanym lub łagodnym zimnie (Rysunek 3). Procedury gromadzenia danych podsumowano poniżej i na rysunku 3. Uczestnikami będą wyłącznie mężczyźni i ci sami mężczyźni będą uczestniczyć w badaniu podrzędnym nr 1.

Procedury dnia próbnego (umiarkowane i łagodne zimno).

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 badanie. Wizyta uczestnika zostanie przełożona w przypadku wystąpienia gorączki, aktualnej choroby lub przyjmowania leków wpływających na temperaturę ciała. Obie próby odbędą się w oddzielnych dniach w odstępie co najmniej 3 dni. Po przybyciu do laboratorium badani dostarczają próbkę moczu do czystego kubka na mocz. Zostanie oceniony ciężar właściwy moczu i kolor moczu. Naga masa ciała zostanie zarejestrowana. 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 badanie tylko wtedy, gdy zostaną spełnione kryteria ciężaru właściwego moczu po euhydratacji (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.

Po przybyciu do laboratorium uczestnicy zostaną również 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. Kluczowy personel badawczy wprowadzi sondę przełykową w celu pomiaru temperatury przełyku (procedura opisana poniżej). Żaden student studiów licencjackich, który jest wymieniony jako kluczowy personel, nie włoży sondy przełykowej. Uczestnicy prywatnie włożą termometr doodbytniczy 15 cm poza zwieracz odbytu i założą pasek do monitorowania pracy serca. Dodatkowo uczestnicy będą nosić 14-miejscowe czujniki temperatury skóry. Naukowcy przyłożą czujniki temperatury skóry z taśmą medyczną do czubka i podstawy palca uczestników, grzbietu dłoni, przedramienia, uda, łydki, grzbietu stopy, dużego palca u nogi, nosa, policzka, czubka ucha, brody i czoła. Uczestnicy będą nosić 3-odprowadzeniowe urządzenie EKG. Uczestnicy zostaną również poproszeni o wypełnienie subiektywnego kwestionariusza snu po przybyciu do laboratorium. uczestnicy będą nosić smartwatch Samsung Gear S3 na niedominującym ramieniu i pas piersiowy Polar. Urządzenia te byłyby sparowane ze smartfonem Samsung Galaxy Note 4, który obsługuje algorytm 2B-Cool do szacowania temperatury rdzenia na podstawie danych ze smartwatcha. Urządzenia te zostaną dostarczone przez BHSAI do University of Connecticut. Wszystkie pomiary zostaną wykonane począwszy od okresu narażenia termoneutralnego (przed narażeniem), aby uwzględnić zapisy linii bazowej. Przepływ krwi w tętnicy ramiennej, tętnicy promieniowej i łokciowej, tętnicy udowej powierzchownej, tętnicy piszczelowej przedniej i tętnicy piszczelowej tylnej będzie mierzony za pomocą ultrasonografu Triplex podczas spoczynku (przed wysiłkiem i podczas przerw na odpoczynek). Zostanie zastosowana ta sama kolejność miejsc pomiaru u różnych pacjentów, np. 1) promieniowa, 2) łokciowa, 3) ramienna, 4) udowa, 5) przednia piszczelowa i 6) tylna piszczelowa. Dane dotyczące VO2 zostaną również ocenione w celu zebrania metabolicznej produkcji ciepła. Pulsoksymetr zostanie również przypięty do palca uczestnika i mierzony co 10 minut podczas każdego okresu odpoczynku. Mleczan we krwi zostanie wstępnie oceniony przy użyciu próbki krwi z opuszka palca (0,7 μ1) w okresie odniesienia (termoneutralny). Po 30-minutowej ekspozycji termoneutralnej uczestnicy będą odpoczywać w leżaku przez dwie godziny. Wszystkie zmienne zależne wymienione powyżej zostaną zebrane w okresie ćwiczeń w różnych punktach czasowych. Uczestnicy będą pić ad libitum podczas całej próby wysiłkowej. Uczestnicy zostaną poproszeni o prowadzenie rejestru diety (za pomocą My Fitness Pal), aby śledzić spożycie żywności i płynów w okresie próbnym. Uczestnicy będą nosić koszulkę, szorty i czapkę z mikropolaru. Uczestnicy będą również nosić skarpetki do kostek (bez butów). Uczestnicy spoczywają prosto na krześle ze stopami nad ziemią i rękami na poręczach krzesła (wystawionych na działanie powietrza). Uczestnik pozostanie w pozycji siedzącej do dwóch godzin. Dla dodatkowego bezpieczeństwa uczestników eksperyment zostanie zakończony, jeśli temperatura wewnętrzna ciała spadnie poniżej 36°C. Próba zostanie przeprowadzona na zewnątrz komory (~20C) iw komorze klimatycznej dla umiarkowanych chłodów, przy temperaturze otoczenia 8-10°C i łagodnej 10-15C (wilgotność względna około 30% dla obu).