O Papel da Perceção Respiratória no Controlo Respiratório
Otimizando Interações Mente-Corpo no Controlo Respiratório Durante Stressores Ambientais Operacionalmente Relevantes
Os combatentes são frequentemente expostos a ambientes e sistemas de suporte de vida que aumentam a resistência respiratória e o trabalho respiratório (WOB), como os sistemas de geração de oxigénio a bordo de aeronaves e os aparelhos de respiração subaquática. O aumento do WOB intensifica a perceção de dificuldade respiratória (dispneia) e tem sido associado a um desempenho cognitivo comprometido, incluindo tempos de reação mais lentos e redução da precisão durante tarefas que exigem atenção. Estes efeitos são particularmente preocupantes em contextos operacionais que requerem tomada de decisão rápida e respostas motoras precisas.
Apesar do crescente reconhecimento deste problema, persistem lacunas críticas relativamente a estratégias para mitigar as consequências perceptivas e cognitivas da resistência inspiratória elevada, especialmente sob fatores de stress operacionais realistas. O objetivo deste experimento é determinar se a modificação da perceção sensorial da respiração altera a perceção respiratória e o desempenho cognitivo durante a resistência inspiratória. A retroalimentação auditiva da ventilação será manipulada (normal, reduzida ou amplificada) para avaliar se a alteração da entrada sensorial relacionada com a respiração afeta a perceção respiratória e o desempenho cognitivo sem alterar a carga mecânica.
Visão geral do estudo
Status
Condições
Intervenção / Tratamento
Descrição detalhada
Em alguns casos, a redução das cargas inspiratórias resistivas (por exemplo, OBOGs, SCUBA) para os Combatentes pode não ser viável, mas é essencial compreender como a perceção respiratória é afetada pela resistência. O feedback auditivo da ventilação influencia significativamente a consciência respiratória, e à medida que o TTR (Trabalho Respiratório) aumenta, esta perceção intensifica-se devido ao aumento do input auditivo. Esta maior consciência pode distrair e sobrecarregar o processamento cognitivo. Estudos recentes indicam que distrações auditivas, como música durante o exercício, podem reduzir a dispneia e o desconforto respiratório e corporal em indivíduos saudáveis e naqueles com doença pulmonar obstrutiva crónica. Este efeito pode resultar da redução do feedback auditivo ou da melhoria dos estados emocionais associados à música. No entanto, existe uma lacuna de conhecimento fundamental: não está claro se a redução do feedback auditivo da ventilação durante o aumento da resistência inspiratória afeta a perceção respiratória e a função cognitiva. O estudo avaliará o impacto de diferentes condições de feedback auditivo da ventilação (normal, eliminado através de distração sonora e amplificado) na função cognitiva sob elevada resistência inspiratória. Hipotetiza-se que a redução do feedback auditivo da ventilação não alterará o TTR, mas diminuirá a perceção respiratória e melhorará o desempenho cognitivo em comparação com o feedback padrão ou amplificado.
Os participantes completarão duas visitas de estudo: uma visita de rastreio/familiarização (Dia de Estudo 0) seguida de uma visita experimental (Dia de Estudo 1). Os participantes serão instruídos a evitar cafeína, álcool, medicação estimulante, medicação para a dor/anti-inflamatória, cannabis e produtos relacionados com cannabis e exercício vigoroso pelo menos 24 horas antes das visitas experimentais. No Dia de Estudo 0, os participantes completarão uma breve tarefa de familiarização respiratória na qual respirarão durante 10 minutos através de um orifício de 8-10 mm no final de um dispositivo personalizado, gerando uma resistência inspiratória pré-determinada de 6-9,5 centímetros de água por litro por segundo (cmH2O/L/s). Durante a tarefa respiratória, serão medidos os respetivos da atividade vascular cerebral, cardiovascular e autonómica. A cada 5 minutos durante o teste respiratório, será pedido aos participantes que classifiquem a intensidade e o desconforto respiratório e realizem uma manobra de capacidade inspiratória. As avaliações cognitivas serão administradas a cada 10 minutos. Após a tarefa respiratória, os participantes completarão testes de função pulmonar e muscular respiratória.
Antes do Dia de Estudo 1 (a visita experimental), os participantes serão randomizados quanto à ordem em que são expostos às condições de intervenção (feedback auditivo ambiente/normal, feedback auditivo melhorado ou feedback auditivo removido com substituição por uma lista de reprodução musical auto-selecionada). À chegada, será colocado um balão esofágico para medir a pressão à volta do coração e dos pulmões. Os participantes completarão então três tarefas respiratórias completas, nas quais inspiram contra uma carga resistiva pré-determinada durante 60 minutos, com as condições auditivas na ordem de randomização. A monitorização biométrica, as tarefas cognitivas e as classificações dos participantes durante as tarefas respiratórias serão completadas com a mesma frequência do Dia de Estudo 0. Será observado um período de descanso de 1 hora entre as tarefas respiratórias.
Tipo de estudo
Inscrição (Estimado)
Estágio
- Não aplicável
Contactos e Locais
Contato de estudo
- Nome: Timothy D Mickleborough, PhD
- Número de telefone: 812-855-0753
- E-mail: tmickleb@iu.edu
Locais de estudo
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Indiana
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Bloomington, Indiana, Estados Unidos, 47405
- Multidisciplinary Engineering and Sciences Hall (MESH)
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Contato:
- Scott M Clarke
- Número de telefone: 812-856-3244
- E-mail: scotclar@iu.edu
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Contato:
- Zachary J Schalder, PhD
- Número de telefone: 812-855-6953
- E-mail: zschlade@iu.edu
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Investigador principal:
- Timothy D Mickleborough, PhD
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Critérios de participação
Critérios de elegibilidade
Idades elegíveis para estudo
- Adulto
Aceita Voluntários Saudáveis
Descrição
Critérios de Inclusão:
- Idade compreendida entre os 18 e os 40 anos.
- Falar e ler inglês.
- Atividade semanal auto-reportada de pelo menos 120 minutos/semana de exercício de alta intensidade nos últimos 2 anos.
- Função pulmonar normal avaliada por um volume expiratório forçado no 1º segundo sobre capacidade vital forçada (VEF1/CVF) em repouso > 75% do previsto.
- Função cognitiva normal avaliada através do teste de função cognitiva de Montreal [18].
- Índice de massa corporal (IMC) ≤ 35 kg/m2.
- Mulheres com um ciclo menstrual regular que varia entre 21-35 dias (eumenorreia).
Critérios de Exclusão:
- Histórico de tabagismo ou tabagismo recreativo, doença cardiovascular, doença renal, doença pulmonar (incluindo asma ou asma induzida por exercício), doença neurológica e doença metabólica.
- Grávidas ou que possam eventualmente estar grávidas por auto-relato.
- Daltónicas.
- Alergia ou hipersensibilidade conhecida ao látex.
- Toma de inibidores seletivos da recaptação da serotonina, medicação estimulante, antibióticos e consumo crónico de medicação para a dor (Aleve, Tylenol, etc.).
- Pressão arterial em repouso > 130mmHg sistólica ou 90 mmHg diastólica e/ou frequência cardíaca em repouso > 100 bpm.
- Mulheres com ciclos menstruais irregulares (oligomenorreia) que variam entre 36-90 dias, e mulheres com ausência de ciclo menstrual (amenorreia).
- Toma de contracetivos com o único propósito de cessação do período menstrual (ex., DIU Mirena).
Plano de estudo
Como o estudo é projetado?
Detalhes do projeto
- Finalidade Principal: Ciência básica
- Alocação: Randomizado
- Modelo Intervencional: Atribuição cruzada
- Mascaramento: Nenhum (rótulo aberto)
Armas e Intervenções
Grupo de Participantes / Braço |
Intervenção / Tratamento |
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Comparador Ativo: Ruído ambiente, depois distração musical, depois aumento da ventilação com feedback auditivo
Os participantes realizarão 3 tarefas completas de respiração, uma em cada condição auditiva.
A ordem de exposição às condições será atribuída por randomização.
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Os participantes irão completar a tarefa de respiração com feedback auditivo ambiente (ou normal) (~10 decibéis).
Os participantes completarão a tarefa respiratória com feedback auditivo aumentado da ventilação (~70 decibéis).
Especificamente, um pequeno microfone será colocado no dispositivo através do qual os participantes respiram para aumentar o som da respiração dos participantes.
Os participantes irão completar a tarefa de respiração sem feedback auditivo da ventilação.
Especificamente, os participantes irão usar auscultadores com cancelamento de ruído e irão ouvir uma lista de reprodução de música à sua escolha a um volume constante (~80 decibéis).
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Comparador Ativo: Ruído ambiente, depois feedback auditivo de ventilação aumentada, depois distração musical
Os participantes completarão 3 tarefas respiratórias completas, uma em cada condição auditiva.
A ordem de exposição às condições será atribuída por randomização.
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Os participantes irão completar a tarefa de respiração com feedback auditivo ambiente (ou normal) (~10 decibéis).
Os participantes completarão a tarefa respiratória com feedback auditivo aumentado da ventilação (~70 decibéis).
Especificamente, um pequeno microfone será colocado no dispositivo através do qual os participantes respiram para aumentar o som da respiração dos participantes.
Os participantes irão completar a tarefa de respiração sem feedback auditivo da ventilação.
Especificamente, os participantes irão usar auscultadores com cancelamento de ruído e irão ouvir uma lista de reprodução de música à sua escolha a um volume constante (~80 decibéis).
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Comparador Ativo: Distração musical, depois ruído ambiente, depois feedback auditivo de ventilação aumentada
Os participantes irão completar 3 tarefas respiratórias completas, uma em cada condição auditiva.
A ordem de exposição às condições será atribuída através de randomização.
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Os participantes irão completar a tarefa de respiração com feedback auditivo ambiente (ou normal) (~10 decibéis).
Os participantes completarão a tarefa respiratória com feedback auditivo aumentado da ventilação (~70 decibéis).
Especificamente, um pequeno microfone será colocado no dispositivo através do qual os participantes respiram para aumentar o som da respiração dos participantes.
Os participantes irão completar a tarefa de respiração sem feedback auditivo da ventilação.
Especificamente, os participantes irão usar auscultadores com cancelamento de ruído e irão ouvir uma lista de reprodução de música à sua escolha a um volume constante (~80 decibéis).
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Comparador Ativo: Aumento da ventilação com feedback auditivo, depois ruído ambiente, depois distração musical
Os participantes irão completar 3 tarefas de respiração completas, uma em cada condição auditiva.
A ordem de exposição às condições será atribuída através de randomização.
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Os participantes irão completar a tarefa de respiração com feedback auditivo ambiente (ou normal) (~10 decibéis).
Os participantes completarão a tarefa respiratória com feedback auditivo aumentado da ventilação (~70 decibéis).
Especificamente, um pequeno microfone será colocado no dispositivo através do qual os participantes respiram para aumentar o som da respiração dos participantes.
Os participantes irão completar a tarefa de respiração sem feedback auditivo da ventilação.
Especificamente, os participantes irão usar auscultadores com cancelamento de ruído e irão ouvir uma lista de reprodução de música à sua escolha a um volume constante (~80 decibéis).
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Comparador Ativo: Aumento da ventilação com feedback auditivo, depois distração musical, depois ruído ambiente
Os participantes irão completar 3 tarefas de respiração completas, uma em cada condição auditiva.
A ordem de exposição às condições será atribuída através de randomização.
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Os participantes irão completar a tarefa de respiração com feedback auditivo ambiente (ou normal) (~10 decibéis).
Os participantes completarão a tarefa respiratória com feedback auditivo aumentado da ventilação (~70 decibéis).
Especificamente, um pequeno microfone será colocado no dispositivo através do qual os participantes respiram para aumentar o som da respiração dos participantes.
Os participantes irão completar a tarefa de respiração sem feedback auditivo da ventilação.
Especificamente, os participantes irão usar auscultadores com cancelamento de ruído e irão ouvir uma lista de reprodução de música à sua escolha a um volume constante (~80 decibéis).
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Comparador Ativo: Distração musical, depois feedback auditivo de ventilação aumentada, depois ruído ambiente
Os participantes completarão 3 tarefas de respiração completas, uma em cada condição auditiva.
A ordem de exposição às condições será atribuída através de randomização.
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Os participantes irão completar a tarefa de respiração com feedback auditivo ambiente (ou normal) (~10 decibéis).
Os participantes completarão a tarefa respiratória com feedback auditivo aumentado da ventilação (~70 decibéis).
Especificamente, um pequeno microfone será colocado no dispositivo através do qual os participantes respiram para aumentar o som da respiração dos participantes.
Os participantes irão completar a tarefa de respiração sem feedback auditivo da ventilação.
Especificamente, os participantes irão usar auscultadores com cancelamento de ruído e irão ouvir uma lista de reprodução de música à sua escolha a um volume constante (~80 decibéis).
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O que o estudo está medindo?
Medidas de resultados primários
Medida de resultado |
Descrição da medida |
Prazo |
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Alteração no Desempenho Temporal do Teste Stroop de Cores e Palavras
Prazo: Antes e depois de cada tarefa respiratória do Dia 1 (com aproximadamente 60 minutos de duração)
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O desempenho temporal no Teste Stroop de Cores-Palavras (min:seg) será medido a cada 10 minutos durante cada tarefa de respiração.
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Antes e depois de cada tarefa respiratória do Dia 1 (com aproximadamente 60 minutos de duração)
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Alteração no Desempenho de Erros no Teste Stroop de Palavras-Cores
Prazo: Antes e depois de cada tarefa de respiração do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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O número de erros no Teste Stroop de Cor-Palavra será medido a cada 10 minutos durante cada tarefa de respiração.
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Antes e depois de cada tarefa de respiração do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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Alteração na Perceção da Intensidade da Dispneia
Prazo: Antes e depois de cada tarefa respiratória do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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Os participantes avaliarão a perceção da intensidade da dispneia (respiração) numa escala visual analógica (EVA) de 5 em 5 minutos durante cada tarefa respiratória.
O participante desenhará uma linha vertical marcadora numa linha horizontal (100mm), indicando a sua perceção respiratória de "não percetível" (0mm) a "intensidade máxima imaginável" (100mm).
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Antes e depois de cada tarefa respiratória do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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Alteração na Percepção do Desconforto da Dispneia
Prazo: Antes e depois de cada tarefa de respiração do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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Os participantes avaliarão a perceção de desconforto da dispneia (respiração) numa escala visual analógica (EVA) a cada 5 minutos durante cada tarefa respiratória.
O participante desenhará uma linha marcadora vertical numa linha horizontal (100mm), indicando a sua perceção respiratória desde "não desagradável" (0mm) até "desconforto máximo imaginável" (100mm).
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Antes e depois de cada tarefa de respiração do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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Medidas de resultados secundários
Medida de resultado |
Descrição da medida |
Prazo |
|---|---|---|
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Alteração na Velocidade do Fluxo Sanguíneo Cerebral
Prazo: Antes e depois de cada tarefa de respiração do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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O ultrassom Doppler transcraniano bilateral será utilizado para medir continuamente a velocidade do fluxo sanguíneo nas artérias cerebrais média e posterior durante cada tarefa respiratória.
Os transdutores de ultrassom serão colocados em ambos os lados da cabeça nas janelas temporais e as posições serão fixadas usando um suporte de transdutor.
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Antes e depois de cada tarefa de respiração do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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Alteração na Frequência Cardíaca
Prazo: Antes e depois de cada tarefa de respiração do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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A Frequência Cardíaca será medida continuamente durante cada tarefa respiratória por eletrocardiograma (ECG) de 3 derivações.
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Antes e depois de cada tarefa de respiração do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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Alteração na Pressão Arterial - Fotopletismografia do Dedo
Prazo: Antes e depois de cada tarefa respiratória do Dia 1 (aproximadamente 60 minutos de duração)
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A pressão arterial será medida continuamente durante cada tarefa respiratória através de fotopletismografia digital.
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Antes e depois de cada tarefa respiratória do Dia 1 (aproximadamente 60 minutos de duração)
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Alteração na Pressão Arterial - Artéria Braquial
Prazo: Antes e depois de cada tarefa respiratória do Dia 1 (aproximadamente 60 minutos de duração)
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A pressão arterial será medida a cada 10 minutos durante cada tarefa de respiração através de um manguito de pressão arterial padrão e auscultação da artéria braquial.
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Antes e depois de cada tarefa respiratória do Dia 1 (aproximadamente 60 minutos de duração)
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Alteração na Espessura do Diafragma
Prazo: Antes e depois de cada tarefa de respiração do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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A espessura do diafragma será medida através de ultrassonografia Doppler do 10.º/11.º espaço intercostal durante a capacidade residual funcional (FRC; repouso) e no final da inspiração, bem como durante o teste de pressão inspiratória máxima (MIP) a partir da FRC antes e depois de cada condição.
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Antes e depois de cada tarefa de respiração do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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Alteração na Variabilidade da Frequência Cardíaca
Prazo: Antes e depois de cada tarefa de respiração do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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A variabilidade da frequência cardíaca (batimentos por minuto) será medida continuamente durante cada tarefa respiratória através de um eletrocardiograma (ECG) de 3 derivações.
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Antes e depois de cada tarefa de respiração do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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Alteração na Saturação Periférica de Oxigénio
Prazo: Antes e depois de cada tarefa respiratória do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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A saturação periférica de oxigénio será medida continuamente durante cada tarefa respiratória através de oximetria de pulso.
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Antes e depois de cada tarefa respiratória do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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Alteração na Cinética do Oxigénio Sanguíneo Cerebral
Prazo: Antes e depois de cada tarefa respiratória do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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A oxihemoglobina e a desoxihemoglobina (captação/extração, µM) serão medidas continuamente através de espectroscopia de infravermelho próximo (NIRS) do córtex pré-frontal durante cada tarefa respiratória.
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Antes e depois de cada tarefa respiratória do Dia 1 (com duração aproximada de 60 minutos)
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Colaboradores e Investigadores
Patrocinador
Colaboradores
Datas de registro do estudo
Datas Principais do Estudo
Início do estudo (Estimado)
Conclusão Primária (Estimado)
Conclusão do estudo (Estimado)
Datas de inscrição no estudo
Enviado pela primeira vez
Enviado pela primeira vez que atendeu aos critérios de CQ
Primeira postagem (Real)
Atualizações de registro de estudo
Última Atualização Postada (Real)
Última atualização enviada que atendeu aos critérios de controle de qualidade
Última verificação
Mais Informações
Termos relacionados a este estudo
Palavras-chave
Outros números de identificação do estudo
- 28381- Aim 2
- FOAAFRLAFOSR20240007 (Número de outro subsídio/financiamento: Air Force Office of Scientific Research)
Plano para dados de participantes individuais (IPD)
Planeja compartilhar dados de participantes individuais (IPD)?
Descrição do plano IPD
Informações sobre medicamentos e dispositivos, documentos de estudo
Estuda um medicamento regulamentado pela FDA dos EUA
Estuda um produto de dispositivo regulamentado pela FDA dos EUA
produto fabricado e exportado dos EUA
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