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Cerebral Blood Flow and PETCO2 on Neuromuscular Function During Environmental Stress

25 de janeiro de 2018 atualizado por: Stephen Cheung, Brock University

The Influence of Cerebral Blood Flow and Alkalosis on Neuromuscular Function During Environmental Stress

Environmental stress, such as low oxygen availability (hypoxia), has been associated with impaired neuromuscular performance; however, the mechanisms associated with these performance decrements remain unclear. While the majority of research suggests that the observed fatigue is related to the central nervous system, the influence of changes in cerebral blood flow (CBF) and associated changes in cerebral pH (partial pressure of carbon dioxide; PCO2) remains unexamined. In response to hypoxic stress, humans hyperventilate to maintain oxygen consumption, resulting in a hypocapnia mediated decrease in CBF and cerebral alkalosis (decreased PCO2). Previous research suggests that hyperventilation induces changes in neural excitability and synaptic transmission; however, it remains unclear if these changes are related to hypocapnia mediated decrease in CBF or cerebral alkalosis or both.

The purpose of the proposed research program is to examine the influence of changes in CBF and cerebral alkalosis on neuromuscular function during environmental stress. The research program will consist of 2 separate projects, summarized below in a table outlining the proposed protocols and resultant physiological manipulations. During each manipulation, neuromuscular function will be evaluated and compared to baseline (normoxic) conditions using a repeated measures design.

The research program will consist of 2 separate projects. Project 1 will examine the changes in CBF and alkalosis by using (a) indomethacin (decrease CBF; no change PCO2) and (b) hypocapnia (decrease CBF; decrease PCO2). Using a similar experimental design, Project 2 will examine the change in CBF and alkalosis during hypoxia by using (a) poikilocapnic hypoxia (decrease PO2; decrease CBF; decrease PCO2), (b) isocapnic hypoxia (decrease PO2; no change CBF; no change PCO2) and (c) isocapnic hypoxia + indomethacin (decrease PO2; decrease CBF; no change PCO2). During each manipulation, neuromuscular function will be evaluated and compared to baseline (normoxic) conditions using a repeated measures design.

Therefore, Project 1 will examine the separate and combined effect of changes in CBF and cerebral alkalosis on neuromuscular function independent of environmental manipulations. Subsequently, Project 2 will examine neuromuscular function during hypoxia while controlling CBF and cerebral alkalosis. It is hypothesized that changes in PCO2 and therefore, changes in cerebral alkalosis will contribute to neuromuscular fatigue independent of changes in CBF and oxygen availability.

Visão geral do estudo

Status

Concluído

Condições

Intervenção / Tratamento

Tipo de estudo

Intervencional

Inscrição (Real)

8

Estágio

  • Fase 4

Contactos e Locais

Esta seção fornece os detalhes de contato para aqueles que conduzem o estudo e informações sobre onde este estudo está sendo realizado.

Locais de estudo

  • Canadá
    • Ontario
      • St Catharines, Ontario, Canadá, L2S 3A1
        • Brock University

Critérios de participação

Os pesquisadores procuram pessoas que se encaixem em uma determinada descrição, chamada de critérios de elegibilidade. Alguns exemplos desses critérios são a condição geral de saúde de uma pessoa ou tratamentos anteriores.

Critérios de elegibilidade

Idades elegíveis para estudo

18 anos a 25 anos (Adulto)

Aceita Voluntários Saudáveis

Sim

Gêneros Elegíveis para o Estudo

Macho

Descrição

Inclusion Criteria:

  • 18 to 25 yrs old; healthy males

Exclusion Criteria:

  • diagnosed medical condition; NSAID allergy; smoker; high altitude exposure; implants

Plano de estudo

Esta seção fornece detalhes do plano de estudo, incluindo como o estudo é projetado e o que o estudo está medindo.

Como o estudo é projetado?

Detalhes do projeto

  • Finalidade Principal: Ciência básica
  • Alocação: Randomizado
  • Modelo Intervencional: Atribuição de grupo único
  • Mascaramento: Solteiro

Armas e Intervenções

Grupo de Participantes / Braço
Intervenção / Tratamento
Experimental: Drug
Indomethacin 1.2 mg kg 1 dose
Medicamento: Indometacina
Comparador de Placebo: Placebo
flour capsule
Medicamento: Placebo

O que o estudo está medindo?

Medidas de resultados primários

Medida de resultado
Descrição da medida
Prazo
Limiar motor em repouso
Prazo: Mudança da linha de base de 90 minutos
Os potenciais evocados motores são registrados nos músculos após a estimulação magnética transcraniana do córtex motor. O limiar motor de repouso é definido como a intensidade de estimulação mínima necessária para eliciar um potencial motor evocado. O limiar do motor em repouso será quantificado em milivolts.
Mudança da linha de base de 90 minutos
Contração voluntária máxima
Prazo: Mudança da linha de base de 90 minutos
Durante o teste de contração voluntária máxima (MVC), o braço direito dos participantes será fixado em um dispositivo personalizado usado para isolar a flexão do antebraço e medir a produção de força pelo músculo flexor radial do carpo. Os participantes serão solicitados a produzir um MVC de 5 segundos e serão verbalmente encorajados a manter a produção de força máxima durante toda a duração da contração. O MVC será quantificado como a produção de força máxima em newton metros.
Mudança da linha de base de 90 minutos
H-Reflex Amplitude
Prazo: Change from baseline 90-minutes
The H-Reflex is an indirect measure of motor neuron excitability. Initially, a maximal M-wave (M-max) will be elicited by stimulating (1 ms in duration; 15 s between stimuli) the median nerve incrementally (2 V increments) until the largest waveform is observed. The peak-to-peak amplitude of this waveform is considered M-max. Using similar procedures as above, a sub-maximal M-wave of 5% M-max will be elicited and the amplitude of the resultant H-reflex (a small waveform observed following the submaximal M-wave) will be calculated. The amplitude of the H-reflex will be quantified in milllivolts.
Change from baseline 90-minutes
H-reflex latency
Prazo: Change from baseline 90-minutes
The H-Reflex is an indirect measure of motor neuron excitability. Initially, a maximal M-wave (M-max) will be elicited by stimulating (1 ms in duration; 15 s between stimuli) the median nerve incrementally (2 V increments) until the largest waveform is observed. The peak-to-peak amplitude of this waveform is considered M-max. Using similar procedures as above, a sub-maximal M-wave of 5% M-max will be elicited and the amplitude of the resultant H-reflex (a small waveform observed following the submaximal M-wave) will be calculated. The onset latency of the H-reflex will be quantified in milliseconds.
Change from baseline 90-minutes
Voluntary Activation
Prazo: Change from baseline 90-minutes
The level of neural drive to muscle during contraction is termed voluntary activation and will be estimated by interpolation of a single supramaximal motor evoked potential during the 5-second MVC contraction. If extra force is evoked by the 'superimposed' stimulus then either the stimulated axons were not all recruited voluntarily or they were discharging at sub-tetanic rates. Therefore, voluntary activation will be quantified as the amplitude of maximal voluntary force production, relative to the amplitude of the supramaximal MEP.
Change from baseline 90-minutes

Medidas de resultados secundários

Medida de resultado
Descrição da medida
Prazo
Velocidade do Fluxo Sanguíneo da Artéria Cerebral Média
Prazo: Mudança da linha de base de 90 minutos
A velocidade do fluxo sanguíneo da artéria cerebral média (MCA) será medida de forma não invasiva por uma sonda de ultrassom Doppler transcraniano (TCD) de 2 MHz, anexada bilateralmente a uma faixa de cabeça confortável e fixada anteriormente ao arco zigomático, rostral do pavilhão auricular. As sondas Doppler serão estimuladas nas janelas temporais (perto da orelha) e permanecerão no local durante todo o protocolo experimental. A velocidade do MCA será quantificada em cm/s.
Mudança da linha de base de 90 minutos
Brachial Artery Blood flow
Prazo: Change from baseline 90-minutes
Brachial artery blood flow will be measured non-invasively using a high-resolution ultrasound machine. Participants will lie supine with their forearm extended in a comfortable position. Blood flow measurements will be taken in the top 1/3 of the upper arm over the duration of 10 cardiac cycles (approximately 60 seconds). Blood flow will be quantified in L/min.
Change from baseline 90-minutes
Internal Carotid Artery Blood Flow
Prazo: Change from baseline 90-minutes
Internal carotid artery (ICA) blood flow will be measured non-invasively using a high-resolution ultrasound machine. Participants will lie supine with a slight extension of the neck and at 45° of lateral flexion away from the side being scanned. ICA measurements will be taken 1 cm superior to the common carotid bifurcation over the duration of 10 cardiac cycles (approximately 60 seconds). Blood flow will be quantified in L/min.
Change from baseline 90-minutes
Blood pressure
Prazo: Change from baseline 90-minutes
Beat by beat blood pressure will be calculated from the blood pressure waveform using finger photoplethysmography (Nexfin, bmeye), with a finger cuff placed directly over the middle finger on the left hand. Blood pressure will be quantified in mmHg.
Change from baseline 90-minutes
Pulse oximetry
Prazo: Change from baseline 90-minutes
A pulse oximetry probe will be placed over a finger to provide a continuous, non-invasive measurement of the blood oxygen saturation to confirm that the end-tidal forcing system is controlling oxygen delivery at the desired levels during each experiment. Oxygen saturation will be quantified as a percentage.
Change from baseline 90-minutes
Heart Rate
Prazo: Change from baseline 90-minutes
Heart rate will be measured by electrocardiogram. Heart rate will be quantified in beats per minute.
Change from baseline 90-minutes
End-Tidal Gas Concentrations
Prazo: Change from baseline 90-minutes
The end-tidal concentrations of oxygen and carbon dioxide will be measured and reported in mmHg.
Change from baseline 90-minutes

Colaboradores e Investigadores

É aqui que você encontrará pessoas e organizações envolvidas com este estudo.

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Brock University

Investigadores

  • Investigador principal: Stephen Cheung, PhD, Brock University

Datas de registro do estudo

Essas datas acompanham o progresso do registro do estudo e os envios de resumo dos resultados para ClinicalTrials.gov. Os registros do estudo e os resultados relatados são revisados ​​pela National Library of Medicine (NLM) para garantir que atendam aos padrões específicos de controle de qualidade antes de serem publicados no site público.

Datas Principais do Estudo

Início do estudo

1 de abril de 2013

Conclusão Primária (Real)

1 de junho de 2015

Conclusão do estudo (Real)

1 de dezembro de 2016

Datas de inscrição no estudo

Enviado pela primeira vez

20 de março de 2013

Enviado pela primeira vez que atendeu aos critérios de CQ

10 de abril de 2013

Primeira postagem (Estimativa)

12 de abril de 2013

Atualizações de registro de estudo

Última Atualização Postada (Real)

29 de janeiro de 2018

Última atualização enviada que atendeu aos critérios de controle de qualidade

25 de janeiro de 2018

Última verificação

1 de janeiro de 2018

Mais Informações

Termos relacionados a este estudo

Termos MeSH relevantes adicionais

Outros números de identificação do estudo

  • 12-167

Essas informações foram obtidas diretamente do site clinicaltrials.gov sem nenhuma alteração. Se você tiver alguma solicitação para alterar, remover ou atualizar os detalhes do seu estudo, entre em contato com register@clinicaltrials.gov. Assim que uma alteração for implementada em clinicaltrials.gov, ela também será atualizada automaticamente em nosso site .

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