呼吸感知在呼吸控制中的作用
优化操作相关环境压力下呼吸控制中的身心交互作用
作战人员经常暴露于增加呼吸阻力和呼吸功（WOB）的环境及生命支持系统中，例如飞机机载氧气生成系统和水下呼吸装置。 升高的呼吸功进而增加了呼吸困难（呼吸困难）的感知，并与认知能力受损相关，包括在需要集中注意力的任务中反应时间变慢和准确性降低。 这些影响在需要快速决策和精确运动反应的操作环境中尤其令人担忧。
尽管对这一问题的认识日益增强，但在缓解吸气阻力升高带来的感知和认知后果的策略方面，尤其是在现实操作压力下，仍然存在关键空白。 本实验的目的是确定改变呼吸的感官感知是否会改变吸气阻力期间的呼吸感知和认知表现。 将通过操纵通气的听觉反馈（正常、减弱或放大）来评估改变与呼吸相关的感官输入是否会影响呼吸感知和认知表现，而不改变机械负荷。
研究概览
详细说明
在某些情况下，为作战人员减少吸气阻力负荷（例如，机载制氧系统、自携式水下呼吸装置）可能不可行，但了解阻力如何影响呼吸感知至关重要。 通气的听觉反馈显著影响呼吸意识，随着呼吸功增加，这种感知因听觉输入增强而加剧。 这种增强的意识可能分散注意力并加重认知处理负担。 最近的研究表明，听觉干扰（如运动时的音乐）可以减轻健康个体和慢性阻塞性肺疾病患者的呼吸困难以及呼吸和全身不适。 这种效果可能源于听觉反馈减少或与音乐相关的情绪状态改善。 然而，存在一个关键知识空白：尚不清楚在吸气阻力增加时减少通气的听觉反馈是否会影响呼吸感知和认知功能。 本研究将评估高吸气阻力下不同通气听觉反馈条件（正常、通过噪音干扰消除、以及放大）对认知功能的影响。 假设减少通气的听觉反馈不会改变呼吸功，但相比标准或放大的反馈，会降低呼吸感知并提高认知表现。
参与者将完成两次研究访问：一次筛选/熟悉访问（研究第0天）和一次实验访问（研究第1天）。 参与者将被指示在实验访问前至少24小时内避免摄入咖啡因、酒精、刺激性药物、疼痛/抗炎药物、大麻及相关产品，并避免剧烈运动。 在研究第0天，参与者将完成一个简短的熟悉呼吸任务，通过定制设备末端的一个8-10毫米孔呼吸10分钟，产生预定的吸气阻力6-9.5厘米水柱每升每秒（cmH2O/L/s）。 在呼吸任务期间，将测量脑血管、心血管和自主神经活动反应。 呼吸测试中每5分钟，参与者将被要求评估呼吸强度和不适感，并执行吸气容量操作。 认知评估将每10分钟进行一次。 呼吸任务后，参与者将完成肺和呼吸肌功能测试。
在研究第1天（实验访问）之前，参与者将被随机分配到干预条件的暴露顺序（环境/正常听觉反馈、增强听觉反馈、或移除听觉反馈并用自选音乐播放列表替代）。 到达后，将放置食管球囊以测量心脏和肺部周围的压力。 然后，参与者将完成三个完整的呼吸任务，其中他们对抗预定阻力负荷吸气60分钟，听觉条件按随机顺序进行。 生物识别监测、认知任务和参与者在呼吸任务期间的评分将以与研究第0天相同的频率完成。呼吸任务之间将观察1小时的休息期。
研究类型
注册 (估计的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习联系方式
- 姓名：Timothy D Mickleborough, PhD
- 电话号码：812-855-0753
- 邮箱：tmickleb@iu.edu
学习地点
-
-
Indiana
-
Bloomington、Indiana、美国、47405
- Multidisciplinary Engineering and Sciences Hall (MESH)
-
接触：
- Scott M Clarke
- 电话号码：812-856-3244
- 邮箱：scotclar@iu.edu
-
接触：
- Zachary J Schalder, PhD
- 电话号码：812-855-6953
- 邮箱：zschlade@iu.edu
-
首席研究员：
- Timothy D Mickleborough, PhD
-
-
参与标准
资格标准
适合学习的年龄
- 成人
接受健康志愿者
描述
纳入标准：
- 年龄在18-40岁之间。
- 具备英语听说读写能力。
- 自我报告在过去2年内每周至少进行120分钟高强度锻炼。
- 通过静息状态下1秒用力呼气容积占用力肺活量百分比（FEV1/FVC）评估肺功能正常，大于预测值的75%。
- 使用蒙特利尔认知功能测试评估认知功能正常[18]。
- 体重指数（BMI）≤ 35 kg/m²。
- 女性需有规律的月经周期，周期范围为21-35天（月经正常）。
排除标准：
- 有吸烟史或娱乐性吸烟史，心血管疾病、肾脏疾病、肺部疾病（包括哮喘或运动性哮喘）、神经系统疾病和代谢性疾病。
- 自我报告已怀孕或可能怀孕。
- 色盲。
- 已知对乳胶过敏或过敏。
- 服用选择性血清素再摄取抑制剂、兴奋剂药物、抗生素，以及长期服用止痛药（如萘普生、泰诺等）。
- 静息血压>130mmHg收缩压或90mmHg舒张压，和/或静息心率>100次/分钟。
- 女性月经周期不规则（月经稀发），周期范围为36-90天，以及无月经周期（闭经）。
- 仅为了停止月经而服用避孕药（例如，曼月乐宫内节育器）。
学习计划
研究是如何设计的？
设计细节
- 主要用途：基础科学
- 分配：随机化
- 介入模型：交叉作业
- 屏蔽：无（打开标签）
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
|---|---|
|
有源比较器：环境噪声，然后音乐干扰，然后增加通风听觉反馈
参与者将在每种听觉条件下完成3次完整的呼吸任务。
条件暴露的顺序将通过随机化分配。
|
参与者将在环境（或正常）听觉反馈（约10分贝）下完成呼吸任务。
参与者将在增加通气听觉反馈（约70分贝）的情况下完成呼吸任务。
具体而言，将在参与者呼吸通过的设备中放置一个小型麦克风，以放大参与者呼吸的声音。
参与者将在无通气听觉反馈的情况下完成呼吸任务。
具体而言，参与者将佩戴降噪耳机，并以恒定音量（约80分贝）收听自选音乐播放列表。
|
|
有源比较器：环境噪音，然后增强通风听觉反馈，然后音乐分散注意力
参与者将在每种听觉条件下完成3项完整的呼吸任务。
条件暴露的顺序将通过随机化分配。
|
参与者将在环境（或正常）听觉反馈（约10分贝）下完成呼吸任务。
参与者将在增加通气听觉反馈（约70分贝）的情况下完成呼吸任务。
具体而言，将在参与者呼吸通过的设备中放置一个小型麦克风，以放大参与者呼吸的声音。
参与者将在无通气听觉反馈的情况下完成呼吸任务。
具体而言，参与者将佩戴降噪耳机，并以恒定音量（约80分贝）收听自选音乐播放列表。
|
|
有源比较器：音乐分散注意力，然后环境噪音，然后增加通风听觉反馈
参与者将在每种听觉条件下完成3项完整的呼吸任务。
条件暴露的顺序将通过随机化分配。
|
参与者将在环境（或正常）听觉反馈（约10分贝）下完成呼吸任务。
参与者将在增加通气听觉反馈（约70分贝）的情况下完成呼吸任务。
具体而言，将在参与者呼吸通过的设备中放置一个小型麦克风，以放大参与者呼吸的声音。
参与者将在无通气听觉反馈的情况下完成呼吸任务。
具体而言，参与者将佩戴降噪耳机，并以恒定音量（约80分贝）收听自选音乐播放列表。
|
|
有源比较器：增加通风听觉反馈，然后环境噪音，然后音乐分散注意力
参与者将完成3次完整的呼吸任务，每次任务在一种听觉条件下进行。
条件暴露的顺序将通过随机化分配。
|
参与者将在环境（或正常）听觉反馈（约10分贝）下完成呼吸任务。
参与者将在增加通气听觉反馈（约70分贝）的情况下完成呼吸任务。
具体而言，将在参与者呼吸通过的设备中放置一个小型麦克风，以放大参与者呼吸的声音。
参与者将在无通气听觉反馈的情况下完成呼吸任务。
具体而言，参与者将佩戴降噪耳机，并以恒定音量（约80分贝）收听自选音乐播放列表。
|
|
有源比较器：增加通风听觉反馈，然后音乐分散注意力，然后环境噪音
参与者将完成3个完整的呼吸任务，每个任务对应一种听觉条件。
条件暴露的顺序将通过随机分配确定。
|
参与者将在环境（或正常）听觉反馈（约10分贝）下完成呼吸任务。
参与者将在增加通气听觉反馈（约70分贝）的情况下完成呼吸任务。
具体而言，将在参与者呼吸通过的设备中放置一个小型麦克风，以放大参与者呼吸的声音。
参与者将在无通气听觉反馈的情况下完成呼吸任务。
具体而言，参与者将佩戴降噪耳机，并以恒定音量（约80分贝）收听自选音乐播放列表。
|
|
有源比较器：音乐分散注意力，然后增加通气听觉反馈，然后环境噪音
参与者将在每种听觉条件下完成3次完整的呼吸任务。
条件暴露的顺序将通过随机化分配。
|
参与者将在环境（或正常）听觉反馈（约10分贝）下完成呼吸任务。
参与者将在增加通气听觉反馈（约70分贝）的情况下完成呼吸任务。
具体而言，将在参与者呼吸通过的设备中放置一个小型麦克风，以放大参与者呼吸的声音。
参与者将在无通气听觉反馈的情况下完成呼吸任务。
具体而言，参与者将佩戴降噪耳机，并以恒定音量（约80分贝）收听自选音乐播放列表。
|
研究衡量的是什么？
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
|
Stroop颜色-词语测试时间表现的变化
大体时间：在第一天每次呼吸任务前后（持续时间约60分钟）
|
在每次呼吸任务中，每10分钟将测量斯特鲁普色词测试的时间表现（分钟:秒）。
|
在第一天每次呼吸任务前后（持续时间约60分钟）
|
|
斯特鲁普颜色-词汇测试错误表现的变化
大体时间：在第一天每次呼吸任务前后（持续时间约为60分钟）
|
在每次呼吸任务期间，每10分钟将测量一次斯特鲁普色词测试的错误数量。
|
在第一天每次呼吸任务前后（持续时间约为60分钟）
|
|
呼吸困难强度感知变化
大体时间：在第1天呼吸任务前后（持续时间约60分钟）
|
参与者将在每个呼吸任务期间每5分钟使用视觉模拟量表（VAS）评估呼吸困难（呼吸）强度的感知。
参与者将在一条水平线（100毫米）上绘制一条垂直标记线，以表示其从“不易察觉”（0毫米）到“最大可想象强度”（100毫米）的呼吸感知程度。
|
在第1天呼吸任务前后（持续时间约60分钟）
|
|
呼吸困难不适感的变化
大体时间：在第一天每次呼吸任务（持续时间约60分钟）前后
|
参与者将在每次呼吸任务期间，每5分钟使用视觉模拟评分法（VAS）评估呼吸困难（呼吸）不适感的主观感受。
参与者将在一条水平线（100毫米）上绘制垂直标记线，以表示其从“无不舒适感”（0毫米）到“最大可想象的不适感”（100毫米）的呼吸感受。
|
在第一天每次呼吸任务（持续时间约60分钟）前后
|
次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
|
脑血流速度变化
大体时间：在每次第1天呼吸任务（持续时间约60分钟）前后
|
在每次呼吸任务期间，将使用双侧经颅多普勒超声持续测量大脑中动脉和大脑后动脉的血流速度。超声换能器将放置在头部两侧的颞窗处，并使用换能器支架固定位置。
|
在每次第1天呼吸任务（持续时间约60分钟）前后
|
|
心率变化
大体时间：在第一天每次呼吸任务（约60分钟）前后
|
心率将在每次呼吸任务期间通过3导联心电图（ECG）连续测量。
|
在第一天每次呼吸任务（约60分钟）前后
|
|
血压变化 - 手指光电容积脉搏波描记法
大体时间：在每次第1天呼吸任务前后（时长约60分钟）
|
在每个呼吸任务期间，将通过手指光电容积脉搏波描记法持续测量血压。
|
在每次第1天呼吸任务前后（时长约60分钟）
|
|
血压变化 - 肱动脉
大体时间：在每次第1天的呼吸任务之前和之后（持续时间约60分钟）
|
在每个呼吸任务期间，将通过标准血压袖带和肱动脉听诊每10分钟测量一次血压。
|
在每次第1天的呼吸任务之前和之后（持续时间约60分钟）
|
|
膈肌厚度变化
大体时间：在第1天呼吸任务前后（持续时间约60分钟）
|
膈肌厚度将通过第10/11肋间隙的多普勒超声在功能残气量（FRC；静息状态）和吸气末进行测量，并在每种条件前后从FRC进行最大吸气压力（MIP）测试时测量。
|
在第1天呼吸任务前后（持续时间约60分钟）
|
|
心率变异性的变化
大体时间：在第一天每次呼吸任务（持续时间约60分钟）前后
|
心率变异性（每分钟心跳次数）将通过3导联心电图（ECG）在每个呼吸任务期间持续测量。
|
在第一天每次呼吸任务（持续时间约60分钟）前后
|
|
外周血氧饱和度变化
大体时间：在第1天呼吸任务前后（持续时间约60分钟）
|
在每次呼吸任务期间，将通过脉搏血氧仪连续监测外周血氧饱和度。
|
在第1天呼吸任务前后（持续时间约60分钟）
|
|
脑血氧动力学变化
大体时间：在第一天每次呼吸任务前后（持续时间约60分钟）
|
氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白（摄取/提取，微摩尔）将在每个呼吸任务期间通过前额叶皮层的近红外光谱（NIRS）连续测量。
|
在第一天每次呼吸任务前后（持续时间约60分钟）
|
合作者和调查者
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (估计的)
初级完成 (估计的)
研究完成 (估计的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
与本研究相关的术语
其他研究编号
- 28381- Aim 2
- FOAAFRLAFOSR20240007 (其他赠款/资助编号：Air Force Office of Scientific Research)
计划个人参与者数据 (IPD)
计划共享个人参与者数据 (IPD)？
IPD 计划说明
药物和器械信息、研究文件
研究美国 FDA 监管的药品
研究美国 FDA 监管的设备产品
在美国制造并从美国出口的产品
此信息直接从 clinicaltrials.gov 网站检索，没有任何更改。如果您有任何更改、删除或更新研究详细信息的请求，请联系 register@clinicaltrials.gov. clinicaltrials.gov 上实施更改，我们的网站上也会自动更新.