Otimizar as Interações Mente-Corpo no Controlo Respiratório Durante Stressores Ambientais Operacionalmente Relevantes (DEPSCoR)

Muitos Combatentes estão expostos a condições ambientais que aumentam a resistência respiratória, o que, por sua vez, aumenta o trabalho respiratório (WOB). Os sistemas de suporte de vida, como os sistemas de fornecimento de oxigénio a bordo de aeronaves (OBOGs) e os aparelhos de respiração subaquática autónomos (SCUBA), desafiam a capacidade operacional ao prejudicar o desempenho respiratório. Esta é uma preocupação significativa levantada por múltiplos grupos de trabalho. Por exemplo, o relatório técnico de Avaliação da Respiração do Piloto da NASA documenta aumentos problemáticos na resistência respiratória relatados por pilotos. Da mesma forma, o Grupo de Trabalho de Respiração Restritiva observou que o Sistema de Suporte de Vida do F-22 impõe um trabalho respiratório mecânico excessivamente elevado. Em resposta, a Unidade Experimental de Mergulho da Marinha sugeriu que reduzir o WOB poderia proteger os pilotos de aeronaves de alto desempenho de eventos fisiológicos perigosos. Os aumentos no WOB intensificam as percepções sensoriais e emocionais de dispneia, pelo menos em parte devido a uma maior consciência consciente da respiração. Dados recentes indicam que o WOB elevado, e provavelmente a perceção da respiração, podem prejudicar a função cognitiva. Este prejuízo é provavelmente causado por sensações afetivas negativas resultantes do aumento do WOB, que distraem o processamento central de informação durante tarefas complexas de tempo de reação. Além disso, tanto o tempo de reação como a precisão pioram quando são colocadas cargas maiores nos músculos inspiratórios. No entanto, permanecem várias lacunas de conhecimento fundamentais que são pertinentes para os Combatentes que experienciam resistência inspiratória elevada. Não se sabe se: 1) reduzir o WOB durante a resistência inspiratória pode diminuir a perceção da respiração e restaurar a função cognitiva, 2) alterar o feedback auditivo da ventilação durante a resistência inspiratória pode diminuir a perceção da respiração e restaurar a função cognitiva, e 3) os stressores térmicos amplificam o WOB, aumentam as perceções da respiração e diminuem a função cognitiva durante a resistência inspiratória. O objetivo é focar no problema de que um aumento do trabalho respiratório (WOB) aumenta a perceção da respiração que subsequentemente prejudica o desempenho cognitivo nos Combatentes. Para cumprir o objetivo, o estudo abordará os seguintes objetivos específicos:

Objetivo 1 (Bloco de Estudo 1): Recentemente, demonstrou-se que aumentar a carga inspiratória eleva a dispneia, a ativação cerebral e impacta negativamente o desempenho em testes neuropsicológicos relacionados com a atenção. Postula-se que o desempenho cognitivo provavelmente será reduzido quando a resistência inspiratória for aumentada, tanto por interferência motora-cognitiva como por uma mudança no foco atencional relacionada com a dispneia. Estudos descobriram que a carga inspiratória percebida, em vez do esforço muscular real, afetou adversamente a atenção. Embora as evidências indiquem que uma maior resistência inspiratória e perceção da respiração prejudicam a função cognitiva, permanece uma lacuna crítica de conhecimento, pois não está claro se reduzir o WOB sob cargas resistivas elevadas pode restaurar a função cognitiva. O Héliox reduz o WOB resistivo e a carga muscular devido à sua baixa densidade e viscosidade, permitindo taxas de ventilação mais elevadas do que o ar ambiente ao reduzir o fluxo turbulento nas vias aéreas. Portanto, respirar héliox, que diminuirá o WOB, sob alta resistência inspiratória fornecerá informações críticas sobre se reduzir o WOB pode melhorar a função cognitiva. Hipótese-se que usar héliox diminuirá o WOB, reduzirá o esforço respiratório percebido e melhorará a função cognitiva em comparação com respirar ar de densidade normal com resistência inspiratória elevada.

Objetivo 2 (Bloco de Estudo 2): Em alguns casos, reduzir as cargas resistivas inspiratórias (por exemplo, OBOGs, SCUBA) para os Combatentes pode não ser viável, mas compreender como a perceção da respiração é afetada pela resistência é essencial. O feedback auditivo da ventilação influencia significativamente a consciência da respiração, e à medida que o WOB aumenta, esta perceção intensifica-se devido a um input auditivo melhorado. Esta consciência aumentada pode distrair e sobrecarregar o processamento cognitivo. Estudos recentes indicam que distrações auditivas, como música durante o exercício, podem diminuir a dispneia e o desconforto respiratório e corporal total em indivíduos saudáveis e naqueles com doença pulmonar obstrutiva crónica. Este efeito pode derivar de um feedback auditivo reduzido ou de estados emocionais melhorados ligados à música. No entanto, existe uma lacuna de conhecimento fundamental: não está claro se reduzir o feedback auditivo da ventilação durante o aumento da resistência inspiratória afeta a perceção da respiração e a função cognitiva. O estudo avaliará o impacto de diferentes condições de feedback auditivo da ventilação (normal, eliminado e amplificado) na função cognitiva sob alta resistência inspiratória. Hipótese-se que reduzir o feedback auditivo da ventilação não alterará o WOB, mas diminuirá a perceção da respiração e melhorará o desempenho cognitivo em comparação com o feedback padrão ou amplificado.

Objetivo 3 (Bloco de Estudo 3): Os Combatentes frequentemente enfrentam stressores térmicos que aumentam o WOB, mesmo com sistemas de suporte de vida em funcionamento. Tanto o stress pelo frio como pelo calor elevam o WOB independentemente, sem exigir um aumento da resistência inspiratória. Muitos Combatentes em breve enfrentarão frio extremo devido ao foco do Departamento de Defesa nas operações árticas. O stress pelo frio estimula a ventilação e causa uma resposta bronquiolar bifásica: inalar ar frio durante a hiperventilação leva a uma broncodilatação inicial seguida de broncoconstrição, apertando os bronquíolos e aumentando a resistência ao fluxo de ar e, assim, o WOB. Os Combatentes também estão expostos a calor extremo e a hiperventilação induzida por hipertermia ocorre quando a temperatura corporal central atinge cerca de 38,0°C, correlacionando-se significativamente com o aumento do WOB durante o stress pelo calor. Os Combatentes frequentemente experienciam estes stressores ambientais juntamente com uma resistência respiratória elevada, especialmente durante missões de mergulho subaquático em temperaturas variáveis ou em aeronaves de alto desempenho com OBOGs expostos a calor extremo. Por exemplo, a Base Aérea de Nellis registou recentemente uma temperatura de 118°F (48°C). Existe uma lacuna crítica no conhecimento sobre se a alta resistência inspiratória combinada com stress térmico amplifica o WOB, alterando a perceção da respiração e as respostas cognitivas e fisiológicas. O estudo investigará o WOB, a perceção da respiração, a função cognitiva e as respostas fisiológicas sob resistência inspiratória combinada e stress térmico (termoneutro, calor e frio). Hipótese-se que o WOB aumentará durante o stress pelo calor e pelo frio, resultando em maiores perceções de dificuldade respiratória e diminuição do desempenho cognitivo em comparação com condições termoneutras.