Przerywana niedotlenienie i kontrola równowagi

Procedura:

Jest to badanie typu cross-over, które wymaga 2 wizyt (w odstępie co najmniej 1 tygodnia). Zatrudnionych zostanie piętnastu młodszych dorosłych i 15 starszych dorosłych. Uczestnicy zostaną pseudolosowo przydzieleni do otrzymywania przerywanej hipoksji lub pozorowanej hipoksji podczas pierwszej wizyty, a następnie przełączą się na pozorowaną lub przerywaną hipoksję podczas drugiej wizyty.

Podczas każdej wizyty uczestnicy najpierw przeprowadzają ocenę chodu i równowagi (PRE), następnie protokół przerywanej hipoksji (lub pozorowanej), a następnie ponownie przeprowadzają ocenę chodu i równowagi (POST). Całkowity czas każdej wizyty to około 2,5 godziny.

Ocena równowagi i chodu Proces uzyskiwania zgody oraz ocena równowagi i chodu będą miały miejsce w BEL 530.

Podczas oceny równowagi i chodu uczestnicy zostaną poproszeni o założenie obcisłych szortów i koszuli w celu dokładnego pozycjonowania znaczników. Około 39 odblaskowych znaczników zostanie przymocowanych do docelowych miejsc na ciele osób (głowa, ramiona, nadgarstki, dłonie, tułów, miednica, nogi i stopy) zgodnie z modelem chodu Vicon Full-Body Plug-In.

Członek zespołu badawczego przyczepi elektrody powierzchniowe do mięśnia piszczelowego przedniego i mięśnia płaszczkowatego, aby rejestrować wzorce aktywacji mięśni za pomocą bezprzewodowego systemu elektromiografii (EMG) (Delsys Inc., Natick, MA). Następnie członek zespołu badawczego pomoże uczestnikowi założyć szelki bezpieczeństwa, które zostaną przymocowane do górnej belki nośnej.

W celu oceny równowagi uczestnicy staną na bieżni ze stopami rozstawionymi na szerokość barków. Zostanie zarejestrowana 30-sekundowa cicha próba stania. Następnie uczestnicy zostaną poinstruowani, aby utrzymywali wyprostowaną postawę, gdy bieżnia przesuwa się do przodu lub do tyłu w nieznanym czasie (zaburzona pozycja stojąca). Bieżnia przesunie się o około 3 cm. W oparciu o nasz poprzedni eksperyment odległość ta jest wystarczająca do wywołania reakcji bez wywoływania upadku. Trzy zmiany na bieżni do przodu i 3 do tyłu zostaną dostarczone w losowej kolejności. Na koniec uczestnicy zostaną poproszeni o zamknięcie oczu i powtórzenie prób stania w ciszy i w stanie zaniepokojonym. Do rejestrowania kinematyki całego ciała zostanie wykorzystany 10-kamerowy system przechwytywania ruchu Vicon Nexus (Vicon, Oxford Metrics, Wielka Brytania). Rejestrowane będą siły reakcji gruntu pod każdym pasem. Poręcz znajduje się po obu stronach bieżni.

W celu oceny chodu uczestnicy będą chodzić po bieżni z komfortową i szybką prędkością chodu. Komfortowa prędkość zostanie ustalona poprzez stopniowe zwiększanie prędkości bieżni, aż uczestnik potwierdzi, że osiąga komfortową, regularną prędkość chodu. Szybkość maksymalna zostanie ustalona poprzez stopniowe zwiększanie prędkości bieżni, aż uczestnik potwierdzi, że osiąga maksymalną prędkość, przy której może bezpiecznie chodzić. Dla każdej prędkości zostanie zarejestrowana 30-sekundowa próba marszu.

Po przeprowadzeniu oceny równowagi i chodu członek zespołu testującego odprowadzi uczestnika do laboratorium klinicznej fizjologii ćwiczeń BEL819 w celu przeprowadzenia badania okresowej hipoksji (lub pozorowanej).

Przerywana hipoksja Przerywana hipoksja będzie wykonywana w Laboratorium Fizjologii Wysiłku Klinicznego BEL819. Przerywane niedotlenienie jest rutynowo wykonywane w tym laboratorium (protokoły IRB 2017090015, 2018110129, 2019070088 i 202005018). Przerywana hipoksja składająca się z ograniczonej liczby (5-10/dzień) krótkich (4-10 min) napadów łagodnej hipoksji (poziom tlenu między 10-12%) prowadzi do skumulowanych i trwałych korzystnych odpowiedzi fizjologicznych. Wstępne dane zebrane w Klinicznym Laboratorium Fizjologii Wysiłku pokazują, że frakcja tlenu wynosząca 11±1% odpowiada wysyceniu krwi tętniczej tlenem na poziomie 80±2% u osób w średnim wieku. Uczestnicy będą siedzieć podczas całego protokołu oddychania. Niedotlenione powietrze będzie wdychane przez maskę podłączoną do dwukierunkowego zaworu bez ponownego wdychania, który z kolei będzie podłączony do 5-litrowego niedyfuzyjnego worka gazowego (Hans Rudolph, Inc, USA). Torba do ponownego oddychania zostanie podłączona do certyfikowanej butli z gazem klasy medycznej zawierającej 11% tlenu i równowagę azotu. Protokół przerywanej hipoksji będzie się składał z ośmiu 4-minutowych cykli oddychania niedotlenionym powietrzem przeplatanych cyklami oddychania normoksycznym powietrzem pokojowym. Po czterech minutach niedotlenienia uczestnicy zostaną przestawieni z powrotem na oddychanie powietrzem pokojowym, aż do ponownego nasycenia, co zajmie około jednej minuty. Gdy nasycenie krwi tętniczej tlenem osiągnie poziom wyjściowy, uczestnicy zostaną przestawieni z powrotem na oddychanie niedotlenionym powietrzem, rozpoczynając kolejny cykl niedotlenienia. W przeciwieństwie do przewlekłej ekspozycji na hipoksję, ryzyko związane z ostrą ekspozycją na hipoksję w trzech 4-minutowych cyklach jest minimalne, a podczas przerywanej hipoksji u naszych uczestników nie zgłoszono żadnych działań niepożądanych.

W warunkach pozorowanych sprężone powietrze (21% tlenu) ze zbiornika gazu będzie dostarczane przez cały protokół zamiast 11% tlenu. Uczestnicy nie otrzymają informacji o tym, jakiego stanu (przerywana niedotlenienie lub pozorowanie) doświadczają podczas prób.

Płucna wymiana gazowa Za pomocą pneumotachometru (Ultima Cardio2, MGC Diagnostics, MN, USA) w czasie okresowej hipoksji. Pneumachometr będzie montowany pomiędzy maską a zaworem bezoddechowym układu oddechowego. Pneumachometr, ustnik i zawór zapobiegający ponownemu wdychaniu będą dezynfekowane w 10% roztworze wybielacza i wody przez 60 minut i dokładnie płukane wodą z kranu przez 5 minut pomiędzy każdym użyciem. Każdy uczestnik będzie miał maseczkę ochronną, której będzie używał tylko on.

Hemodynamika Krzywa tętnicza uzyskana metodą pletyzmografii palca środkowego palca lewej ręki będzie rejestrowana w sposób ciągły (NOVA, Finapres Medical Systems, Amsterdam, Holandia) podczas przerywanej hipoksji. Skurczowe, rozkurczowe i średnie ciśnienie tętnicze, częstość akcji serca, objętość wyrzutowa, pojemność minutowa serca i całkowity opór obwodowy zostaną określone na podstawie krzywej tętniczej, a metoda ta została sprawdzona w odniesieniu do pomiarów inwazyjnych [9]. Wszystkie dane zostaną zapisane w LabChart (Powerlab, ADInstruments Inc., CO, USA) do późniejszej analizy.

Wysycenie krwi tętniczej tlenem Wysycenie krwi tętniczej tlenem będzie stale monitorowane za pomocą pulsoksymetrii (NOVA, Finapres Medical Systems, Amsterdam, Holandia) przez cały okres okresowej hipoksji. Sonda pulsoksymetru zostanie przyłożona do palca wskazującego lewej ręki.

Po sporadycznym niedotlenieniu (lub pozorowaniu) członek zespołu testującego odprowadzi uczestnika z powrotem do BEL530 w celu przeprowadzenia oceny równowagi i chodu. Po ocenie członek zespołu testującego zdejmie z uczestnika elektrody i znaczniki.