Роль восприятия дыхания в регуляции дыхания
Оптимизация взаимодействия разума и тела в регуляции дыхания в условиях операционно значимых стрессовых факторов окружающей среды
Военнослужащие часто подвергаются воздействию окружающей среды и систем жизнеобеспечения, которые увеличивают сопротивление дыханию и работу дыхания (РД), например, бортовых систем генерации кислорода на самолетах и подводных дыхательных аппаратов. Повышенная РД, в свою очередь, усиливает восприятие затрудненного дыхания (диспноэ) и связана с ухудшением когнитивных функций, включая замедление времени реакции и снижение точности при выполнении задач, требующих концентрации внимания. Эти эффекты особенно вызывают беспокойство в оперативных условиях, требующих быстрого принятия решений и точных двигательных реакций.
Несмотря на растущее осознание этой проблемы, остаются существенные пробелы в отношении стратегий смягчения перцептивных и когнитивных последствий повышенного инспираторного сопротивления, особенно в условиях реальных оперативных стрессоров. Целью данного эксперимента является определение того, изменяет ли модификация сенсорного восприятия дыхания восприятие дыхания и когнитивные функции во время инспираторного сопротивления. Аудиальная обратная связь по вентиляции будет манипулироваться (нормальная, уменьшенная или усиленная), чтобы оценить, влияет ли изменение сенсорного входа, связанного с дыханием, на восприятие дыхания и когнитивные функции без изменения механической нагрузки.
Обзор исследования
Статус
Условия
Вмешательство/лечение
Подробное описание
В некоторых случаях снижение инспираторных резистивных нагрузок (например, OBOG, SCUBA) для военнослужащих может быть неосуществимым, но понимание того, как восприятие дыхания зависит от сопротивления, имеет важное значение. Аудиторная обратная связь по вентиляции значительно влияет на осознание дыхания, и по мере увеличения работы дыхания это восприятие усиливается из-за повышенного слухового ввода. Это усиленное осознание может отвлекать и нагружать когнитивную обработку. Недавние исследования показывают, что слуховые отвлечения, такие как музыка во время упражнений, могут уменьшить одышку, респираторный и общий дискомфорт у здоровых людей и лиц с хронической обструктивной болезнью легких. Этот эффект может быть обусловлен снижением аудиторной обратной связи или улучшением эмоционального состояния, связанного с музыкой. Однако существует ключевой пробел в знаниях: неясно, влияет ли снижение аудиторной обратной связи по вентиляции при повышенном инспираторном сопротивлении на восприятие дыхания и когнитивную функцию. Исследование оценит влияние различных условий аудиторной обратной связи по вентиляции (нормальной, устраненной через шумовое отвлечение и усиленной) на когнитивную функцию при высоком инспираторном сопротивлении. Выдвигается гипотеза, что снижение аудиторной обратной связи по вентиляции не изменит работу дыхания, но уменьшит восприятие дыхания и улучшит когнитивную производительность по сравнению со стандартной или усиленной обратной связью.
Участники пройдут два визита исследования: скрининговый/ознакомительный визит (День исследования 0) с последующим одним экспериментальным визитом (День исследования 1). Участникам будет дано указание избегать употребления кофеина, алкоголя, стимулирующих лекарств, обезболивающих/противовоспалительных препаратов, каннабиса и связанных с ним продуктов, а также интенсивных физических нагрузок как минимум за 24 часа до экспериментальных визитов. В День исследования 0 участники выполнят краткое ознакомительное дыхательное задание, в котором они будут дышать в течение 10 минут через отверстие 8-10 мм на конце специального устройства, создавая предопределенное инспираторное сопротивление 6-9,5 сантиметров водяного столба на литр в секунду (см вод. ст./л/с). Во время дыхательного задания будут измеряться реакции цереброваскулярной, сердечно-сосудистой и автономной активности. Каждые 5 минут во время дыхательного теста участников попросят оценить интенсивность и неприятность дыхания и выполнить маневр инспираторной емкости. Когнитивные оценки будут проводиться каждые 10 минут. После дыхательного задания участники пройдут тесты функции легких и дыхательных мышц.
Перед Днем исследования 1 (экспериментальным визитом) участники будут рандомизированы по порядку, в котором они подвергаются интервенционным условиям (обычная/нормальная аудиторная обратная связь, усиленная аудиторная обратная связь или устраненная аудиторная обратная связь с заменой на самостоятельно выбранный музыкальный плейлист). По прибытии будет установлен эзофагеальный баллон для измерения давления вокруг сердца и легких. Затем участники выполнят три полных дыхательных задания, в которых они вдыхают против предопределенной резистивной нагрузки в течение 60 минут, с аудиторными условиями в порядке рандомизации. Биометрический мониторинг, когнитивные задачи и оценки участников во время дыхательных заданий будут выполняться с той же частотой, что и в День исследования 0. Между дыхательными заданиями будет соблюдаться часовой период отдыха.
Тип исследования
Регистрация (Оцененный)
Фаза
- Непригодный
Контакты и местонахождение
Контакты исследования
- Имя: Timothy D Mickleborough, PhD
- Номер телефона: 812-855-0753
- Электронная почта: tmickleb@iu.edu
Места учебы
-
-
Indiana
-
Bloomington, Indiana, Соединенные Штаты, 47405
- Multidisciplinary Engineering and Sciences Hall (MESH)
-
Контакт:
- Scott M Clarke
- Номер телефона: 812-856-3244
- Электронная почта: scotclar@iu.edu
-
Контакт:
- Zachary J Schalder, PhD
- Номер телефона: 812-855-6953
- Электронная почта: zschlade@iu.edu
-
Главный следователь:
- Timothy D Mickleborough, PhD
-
-
Критерии участия
Критерии приемлемости
Возраст, подходящий для обучения
- Взрослый
Принимает здоровых добровольцев
Описание
Критерии включения:
- Возраст от 18 до 40 лет.
- Владение английским языком для чтения и общения.
- Самооценка недельной активности: не менее 120 минут/неделю высокоинтенсивных упражнений в течение последних 2 лет.
- Нормальная функция лёгких, оцениваемая по объёму форсированного выдоха за первую секунду к форсированной жизненной ёмкости лёгких (ОФВ1/ФЖЕЛ) > 75% от прогнозируемого значения.
- Нормальная когнитивная функция, оцениваемая с помощью Монреальского теста оценки когнитивных функций [18].
- Индекс массы тела (ИМТ) ≤ 35 кг/м².
- Женщины с регулярным менструальным циклом продолжительностью от 21 до 35 дней (эуменорея).
Критерии исключения:
- Наличие в анамнезе курения или рекреационного курения, сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний почек, лёгочных заболеваний (включая астму или астму физического усилия), неврологических заболеваний и метаболических заболеваний.
- Беременность или возможная беременность по самоотчёту.
- Дальтонизм.
- Известная аллергия или гиперчувствительность к латексу.
- Приём селективных ингибиторов обратного захвата серотонина, стимулирующих препаратов, антибиотиков и хроническое употребление обезболивающих препаратов (Алив, Тайленол и т.д.).
- Артериальное давление в покое > 130 мм рт. ст. систолическое или 90 мм рт. ст. диастолическое и/или частота пульса в покое > 100 ударов в минуту.
- Женщины с нерегулярными менструальными циклами (олигоменорея) продолжительностью от 36 до 90 дней и женщины с отсутствием менструального цикла (аменорея).
- Приём противозачаточных средств исключительно с целью прекращения менструаций (например, внутриматочная спираль Мирена).
Учебный план
Как устроено исследование?
Детали дизайна
- Основная цель: Фундаментальная наука
- Распределение: Рандомизированный
- Интервенционная модель: Назначение кроссовера
- Маскировка: Нет (открытая этикетка)
Оружие и интервенции
Группа участников / Армия |
Вмешательство/лечение |
|---|---|
|
Активный компаратор: Фоновый шум, затем музыкальное отвлечение, затем усиленная вентиляция с аудиообратной связью
Участники выполнят 3 полных дыхательных задания, по одному в каждом слуховом условии.
Порядок воздействия условий будет назначен с помощью рандомизации. |
Участники выполнят дыхательное задание с фоновой (или обычной) слуховой обратной связью (~10 децибел).
Участники будут выполнять дыхательное задание с усиленной слуховой обратной связью по вентиляции (~70 децибел).
В частности, в устройство, через которое участники дышат, будет помещен небольшой микрофон для усиления звука дыхания участников.
Участники будут выполнять дыхательное задание без слуховой обратной связи по вентиляции.
В частности, участники будут носить шумоподавляющие наушники и слушать самостоятельно выбранный плейлист с музыкой на постоянной громкости (~80 децибел).
|
|
Активный компаратор: Фоновый шум, затем усиленная вентиляция с акустической обратной связью, затем музыкальное отвлечение
Участники выполнят 3 полных дыхательных задания, по одному в каждом слуховом условии.
Порядок воздействия условий будет назначен посредством рандомизации.
|
Участники выполнят дыхательное задание с фоновой (или обычной) слуховой обратной связью (~10 децибел).
Участники будут выполнять дыхательное задание с усиленной слуховой обратной связью по вентиляции (~70 децибел).
В частности, в устройство, через которое участники дышат, будет помещен небольшой микрофон для усиления звука дыхания участников.
Участники будут выполнять дыхательное задание без слуховой обратной связи по вентиляции.
В частности, участники будут носить шумоподавляющие наушники и слушать самостоятельно выбранный плейлист с музыкой на постоянной громкости (~80 децибел).
|
|
Активный компаратор: Музыкальное отвлечение, затем фоновый шум, затем усиленная вентиляция слуховой обратной связи
Участники выполнят 3 полноценных дыхательных задания, по одному в каждом слуховом режиме.
Последовательность воздействия режимов будет определена с помощью рандомизации.
|
Участники выполнят дыхательное задание с фоновой (или обычной) слуховой обратной связью (~10 децибел).
Участники будут выполнять дыхательное задание с усиленной слуховой обратной связью по вентиляции (~70 децибел).
В частности, в устройство, через которое участники дышат, будет помещен небольшой микрофон для усиления звука дыхания участников.
Участники будут выполнять дыхательное задание без слуховой обратной связи по вентиляции.
В частности, участники будут носить шумоподавляющие наушники и слушать самостоятельно выбранный плейлист с музыкой на постоянной громкости (~80 децибел).
|
|
Активный компаратор: Усиленная вентиляция слуховая обратная связь, затем фоновый шум, затем музыкальное отвлечение
Участники выполнят 3 полных дыхательных упражнения, по одному в каждом аудиальном условии.
Последовательность воздействия условий будет назначена посредством рандомизации.
|
Участники выполнят дыхательное задание с фоновой (или обычной) слуховой обратной связью (~10 децибел).
Участники будут выполнять дыхательное задание с усиленной слуховой обратной связью по вентиляции (~70 децибел).
В частности, в устройство, через которое участники дышат, будет помещен небольшой микрофон для усиления звука дыхания участников.
Участники будут выполнять дыхательное задание без слуховой обратной связи по вентиляции.
В частности, участники будут носить шумоподавляющие наушники и слушать самостоятельно выбранный плейлист с музыкой на постоянной громкости (~80 децибел).
|
|
Активный компаратор: Усиленная вентиляция аудиообратной связи, затем музыкальное отвлечение, затем фоновый шум
Участники выполнят 3 полных дыхательных задания, по одному в каждом слуховом режиме.
Порядок воздействия режимов будет назначен с помощью рандомизации.
|
Участники выполнят дыхательное задание с фоновой (или обычной) слуховой обратной связью (~10 децибел).
Участники будут выполнять дыхательное задание с усиленной слуховой обратной связью по вентиляции (~70 децибел).
В частности, в устройство, через которое участники дышат, будет помещен небольшой микрофон для усиления звука дыхания участников.
Участники будут выполнять дыхательное задание без слуховой обратной связи по вентиляции.
В частности, участники будут носить шумоподавляющие наушники и слушать самостоятельно выбранный плейлист с музыкой на постоянной громкости (~80 децибел).
|
|
Активный компаратор: Музыкальное отвлечение, затем усиленная вентиляция с аудиообратной связью, затем фоновый шум
Участники выполнят 3 полных дыхательных задания, по одному при каждом слуховом условии.
Последовательность воздействия условий будет определена посредством рандомизации.
|
Участники выполнят дыхательное задание с фоновой (или обычной) слуховой обратной связью (~10 децибел).
Участники будут выполнять дыхательное задание с усиленной слуховой обратной связью по вентиляции (~70 децибел).
В частности, в устройство, через которое участники дышат, будет помещен небольшой микрофон для усиления звука дыхания участников.
Участники будут выполнять дыхательное задание без слуховой обратной связи по вентиляции.
В частности, участники будут носить шумоподавляющие наушники и слушать самостоятельно выбранный плейлист с музыкой на постоянной громкости (~80 децибел).
|
Что измеряет исследование?
Первичные показатели результатов
Мера результата |
Мера Описание |
Временное ограничение |
|---|---|---|
|
Изменение времени выполнения теста Струпа
Временное ограничение: До и после каждой дыхательной задачи Дня 1 (продолжительностью приблизительно 60 минут)
|
Время выполнения теста Струпа на цвет и слово (мин:сек) будет измеряться каждые 10 минут во время каждого дыхательного задания.
|
До и после каждой дыхательной задачи Дня 1 (продолжительностью приблизительно 60 минут)
|
|
Изменение в выполнении теста Струпа на ошибки в цвето-словесном тестировании
Временное ограничение: До и после каждой дыхательной задачи в День 1 (продолжительность приблизительно 60 минут)
|
Количество ошибок в тесте Струпа на цвет и слово будет измеряться каждые 10 минут во время каждого дыхательного задания.
|
До и после каждой дыхательной задачи в День 1 (продолжительность приблизительно 60 минут)
|
|
Изменение восприятия интенсивности одышки
Временное ограничение: До и после каждого дыхательного задания Дня 1 (продолжительностью примерно 60 минут)
|
Участники будут оценивать восприятие интенсивности одышки (дыхания) по визуальной аналоговой шкале (ВАШ) каждые 5 минут во время каждого дыхательного задания.
Участник проведет вертикальную маркерную линию на горизонтальной линии (100 мм), указывая свое восприятие дыхания от "незаметно" (0 мм) до "максимально вообразимой интенсивности" (100 мм).
|
До и после каждого дыхательного задания Дня 1 (продолжительностью примерно 60 минут)
|
|
Изменение восприятия неприятности одышки
Временное ограничение: До и после каждой дыхательной задачи Дня 1 (длительностью примерно 60 минут)
|
Участники будут оценивать восприятие неприятности одышки (дыхания) по визуальной аналоговой шкале (ВАШ) каждые 5 минут во время каждого дыхательного задания.
Участник проведет вертикальную маркерную линию на горизонтальной линии (100 мм), указывая свое восприятие дыхания от «не неприятно» (0 мм) до «максимально вообразимой неприятности» (100 мм).
|
До и после каждой дыхательной задачи Дня 1 (длительностью примерно 60 минут)
|
Вторичные показатели результатов
Мера результата |
Мера Описание |
Временное ограничение |
|---|---|---|
|
Изменение церебральной скорости кровотока
Временное ограничение: До и после каждого дыхательного задания в День 1 (продолжительностью приблизительно 60 минут)
|
Для непрерывного измерения скорости кровотока в средней и задней мозговых артериях во время каждого дыхательного задания будет использоваться двусторонняя транскраниальная допплеровская ультразвуковая диагностика.
Ультразвуковые датчики будут размещены с обеих сторон головы на височных окнах, а их положение будет зафиксировано с помощью держателя датчика.
|
До и после каждого дыхательного задания в День 1 (продолжительностью приблизительно 60 минут)
|
|
Изменение частоты сердечных сокращений
Временное ограничение: До и после каждого дыхательного задания Дня 1 (длительностью приблизительно 60 минут)
|
Частота сердечных сокращений будет непрерывно измеряться во время каждого дыхательного задания с помощью 3-канального электрокардиографа (ЭКГ).
|
До и после каждого дыхательного задания Дня 1 (длительностью приблизительно 60 минут)
|
|
Изменение артериального давления - Фотоплетизмография пальца
Временное ограничение: До и после каждого дыхательного задания в День 1 (продолжительностью примерно 60 минут)
|
Артериальное давление будет непрерывно измеряться во время каждого дыхательного задания с помощью фотоплетизмографии пальца.
|
До и после каждого дыхательного задания в День 1 (продолжительностью примерно 60 минут)
|
|
Изменение артериального давления - плечевая артерия
Временное ограничение: До и после каждого дыхательного задания первого дня (продолжительностью приблизительно 60 минут)
|
Артериальное давление будет измеряться каждые 10 минут во время каждой дыхательной задачи с помощью стандартной манжеты для измерения артериального давления и аускультации плечевой артерии.
|
До и после каждого дыхательного задания первого дня (продолжительностью приблизительно 60 минут)
|
|
Изменение толщины диафрагмы
Временное ограничение: До и после каждого дыхательного задания Дня 1 (продолжительностью приблизительно 60 минут)
|
Толщина диафрагмы будет измеряться с помощью допплеровского ультразвука в области 10-го/11-го межреберья во время функциональной остаточной емкости (ФОЕ; покой) и в конце вдоха, а также во время теста максимального инспираторного давления (МИД) от ФОЕ до и после каждого состояния.
|
До и после каждого дыхательного задания Дня 1 (продолжительностью приблизительно 60 минут)
|
|
Изменение вариабельности сердечного ритма
Временное ограничение: До и после каждой дыхательной задачи в День 1 (продолжительность примерно 60 минут)
|
Вариабельность сердечного ритма (ударов в минуту) будет непрерывно измеряться во время каждой дыхательной задачи с помощью 3-канального электрокардиографа (ЭКГ).
|
До и после каждой дыхательной задачи в День 1 (продолжительность примерно 60 минут)
|
|
Изменение периферийной сатурации кислорода
Временное ограничение: До и после каждого дыхательного задания Дня 1 (продолжительность приблизительно 60 минут)
|
Периферийная сатурация кислорода будет непрерывно измеряться во время каждой дыхательной задачи с помощью пульсоксиметрии.
|
До и после каждого дыхательного задания Дня 1 (продолжительность приблизительно 60 минут)
|
|
Изменение кинетики оксигенации крови в головном мозге
Временное ограничение: До и после каждой дыхательной задачи Дня 1 (длительностью примерно 60 минут)
|
Оксигемоглобин и дезоксигемоглобин (поглощение/экстракция, мкМ) будут непрерывно измеряться с помощью спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона (NIRS) префронтальной коры во время каждого дыхательного задания.
|
До и после каждой дыхательной задачи Дня 1 (длительностью примерно 60 минут)
|
Соавторы и исследователи
Спонсор
Соавторы
Даты записи исследования
Изучение основных дат
Начало исследования (Оцененный)
Первичное завершение (Оцененный)
Завершение исследования (Оцененный)
Даты регистрации исследования
Первый отправленный
Впервые представлено, что соответствует критериям контроля качества
Первый опубликованный (Действительный)
Обновления учебных записей
Последнее опубликованное обновление (Действительный)
Последнее отправленное обновление, отвечающее критериям контроля качества
Последняя проверка
Дополнительная информация
Термины, связанные с этим исследованием
Ключевые слова
Другие идентификационные номера исследования
- 28381- Aim 2
- FOAAFRLAFOSR20240007 (Другой номер гранта/финансирования: Air Force Office of Scientific Research)
Планирование данных отдельных участников (IPD)
Планируете делиться данными об отдельных участниках (IPD)?
Описание плана IPD
Информация о лекарствах и устройствах, исследовательские документы
Изучает лекарственный продукт, регулируемый FDA США.
Изучает продукт устройства, регулируемый Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.
продукт, произведенный в США и экспортированный из США.
Эта информация была получена непосредственно с веб-сайта clinicaltrials.gov без каких-либо изменений. Если у вас есть запросы на изменение, удаление или обновление сведений об исследовании, обращайтесь по адресу register@clinicaltrials.gov. Как только изменение будет реализовано на clinicaltrials.gov, оно будет автоматически обновлено и на нашем веб-сайте. .