间歇性缺氧和平衡控制

程序：

这是一项交叉设计研究，需要 2 次就诊（至少相隔 1 周）。 将招募 15 名年轻人和 15 名老年人。 参与者将在第一次就诊期间被伪随机分配接受间歇性缺氧或假手术，然后在第二次就诊期间转为接受假手术或间歇性缺氧。

在每次访问期间，参与者将首先执行步态和平衡评估 (PRE)，然后执行间歇性缺氧（或假）协议，然后再次执行步态和平衡评估 (POST)。 每次访问的总时间约为 2.5 小时。

平衡和步态评估同意过程和平衡和步态评估将在 BEL 530 中进行。

在平衡和步态评估期间，参与者将被要求穿紧身短裤和衬衫以准确定位标记。 根据 Vicon 全身插入式步态模型，大约 39 个反光标记将附加到个人身体的目标位置（头部、手臂、手腕、手、躯干、骨盆、腿和脚）。

一名研究小组成员将在胫骨前肌和比目鱼肌上连接表面电极，以使用无线肌电图 (EMG) 系统（Delsys Inc., Natick, MA）记录肌肉激活模式。 接下来，研究团队成员将协助参与者佩戴安全带，该安全带将连接到头顶支撑梁上。

对于平衡评估，参与者将站在跑步机上，双脚分开与肩同宽。 将记录 30 秒的安静站立试验。 接下来，当跑步机在未知时间向前或向后移动时（扰动站立），参与者将被指示保持直立姿势。 跑步机将移动大约 3 厘米。 根据我们之前的实验，这个距离足以触发反应而不会导致跌倒。 三个向前和 3 个向后的跑步机轮班将以随机顺序进行。 最后，将要求参与者闭上眼睛并重复安静站立和扰动站立试验。 一个 10 摄像头 Vicon Nexus 运动捕捉系统（Vicon，Oxford Metrics，英国）将用于记录全身运动学。 将记录每条带下的地面反作用力。 扶手位于跑步机的两侧。

对于步态评估，参与者将以舒适和快速的步行速度在跑步机上行走。 舒适的速度将通过逐渐增加跑步机速度来确定，直到参与者确认它达到他们舒适的常规步行速度。 快速速度将通过逐渐增加跑步机速度来确定，直到参与者确认它达到他们可以安全行走的最大速度。 将针对每种速度记录 30 秒的步行试验。

在平衡和步态评估之后，测试团队成员将护送参与者到 BEL819 临床运动生理学实验室进行间歇性缺氧（或假）。

间歇性缺氧 间歇性缺氧将在 BEL819 临床运动生理学实验室进行。 该实验室经常进行间歇性缺氧（IRB 协议 2017090015、2018110129、2019070088 和 202005018）。 由有限数量（5-10 次/天）的短时间（4-10 分钟）轻度缺氧（氧气水平在 10-12% 之间）组成的间歇性缺氧会导致累积和持续的有益生理反应。 临床运动生理学实验室收集的初步数据表明，11±1% 的氧气比例对应于中年人的 80±2% 的动脉血氧饱和度。 参与者将在整个呼吸过程中坐着。 低氧空气将通过连接到双向非再呼吸阀的面罩吸入，该阀本身将连接到 5 升非扩散气袋（Hans Rudolph, Inc, USA）。 呼吸袋将连接到经过认证的医疗级储气罐，其中含有 11% 的氧气和余量的氮气。 间歇性低氧方案将包括八个 4 分钟的低氧空气呼吸周期，中间穿插着含氧量正常的室内空气呼吸周期。 缺氧四分钟后，参与者将转回呼吸室内空气，直到恢复饱和，这大约需要一分钟。 一旦动脉血氧饱和度达到基线水平，参与者将转回呼吸低氧空气，开始下一个低氧循环。 与慢性缺氧暴露不同，与三个 4 分钟周期的急性缺氧暴露相关的风险很小，并且我们的参与者在间歇性缺氧期间没有报告不良事件。

在假手术条件下，将在整个协议中输送来自气罐的压缩空气（21% 氧气）而不是 11% 氧气。 参与者将不会收到有关他们在试验期间遇到的情况（间歇性缺氧或假）的信息。

肺部气体交换肺部气体交换的逐次呼吸测量值，例如氧气和二氧化碳的体积、呼吸频率、潮气量、每分钟通气量和吸入氧气的分数将通过呼吸速度计（Ultima Cardio2、MGC Diagnostics、MN、美国）整个间歇性缺氧。 呼吸速度计将安装在面罩和呼吸回路的非再呼吸阀之间。 呼吸速度计、咬嘴和非重复呼吸阀将在 10% 的漂白剂和水溶液中消毒 60 分钟，并在每次使用之间用自来水彻底冲洗 5 分钟。 每个参与者都将拥有一个仅由他/她使用的口罩。

血液动力学 在间歇性缺氧期间，将连续记录通过左手中指的手指体积描记法获得的动脉波形（NOVA，Finapres Medical Systems，阿姆斯特丹，荷兰）。 收缩压、舒张压和平均动脉压、心率、每搏输出量、心输出量和总外周阻力将从动脉波形中得出，这种方法已针对侵入性措施进行了验证 [9]。 所有数据都将记录在 LabChart（Powerlab，ADInstruments Inc.，CO，USA）中以供以后分析。

动脉血氧饱和度动脉血氧饱和度将在整个间歇性缺氧期间通过脉搏血氧仪（NOVA，Finapres Medical Systems，阿姆斯特丹，荷兰）连续监测。 将脉搏血氧仪探头放在左手的食指上。

在间歇性缺氧（或假缺氧）之后，测试团队成员将护送参与者返回 BEL530 以执行平衡和步态评估。 评估后，测试团队成员将从参与者身上移除电极和标记。