Den kolde pressor test er en klassisk stress induktion opgave, der anvendes i en bred vifte af forskning undersøge forholdet mellem stress og kognition, følelser og adfærd. I denne artikel præsenteres et praktisk og alsidigt alternativ til den traditionelle kolde trykprøve: den kolde trykarm wrap.
For nylig forskning i forholdet mellem stress og kognition, følelser og adfærd er steget kraftigt. Disse fremskridt har givet indsigt i vigtige spørgsmål lige fra karakteren af stress ‘indflydelse på afhængighed1 til den rolle, stress i neurale ændringer i forbindelse med ændringer i beslutningsprocessen2,3. Efterhånden som emnerne undersøges i marken, udvikler sig imidlertid også, og det samme gælder de involverede metoder. I denne artikel præsenteres et praktisk og effektivt alternativ til en klassisk stressinduktionsteknik, den kolde trykprøve (CPT): den kolde trykarmindpakning (CPAW). CPT indebærer typisk nedsænkning af en deltagers dominerende hånd i iskoldt vand i en periodepå 4. Teknikken er forbundet med robust aktivering af sympatomi-adrenomedullary (SAM) aksen (og frigivelse af katekolaminer; f.eks. adrenalin og noradrenalin) og mild-til-moderat aktivering af hypothalamic-hypofyse-binyreal (HPA) akse med tilhørende glucocorticoid(f.eks. kortisol) frigivelse. Mens CPT har været anvendt i en lang række undersøgelser, kan det være upraktisk at anvende i nogle forskningsmiljøer. For eksempel brug af vand under, snarere end før, magnetisk resonans imaging (MRI) har potentiale til at beskadige følsomt og dyrt udstyr eller forstyrre erhvervelsen af MR-signal. CPAW er et praktisk og effektivt alternativ til den traditionelle CPT. Består af en alsidig liste over billige og let erhvervede komponenter, CPAW gør brug af MR-safe gelpacs afkølet til en temperatur svarende til CPT snarere end faktisk vand. Det er vigtigt, at CPAW er forbundet med niveauer af SAM- og HPA-aktivering, der kan sammenlignes med CPT, og kan let anvendes i en række forskellige forskningssammenhænge. Selvom det er vigtigt at opretholde specifikke sikkerhedsprotokoller, når du bruger teknikken, er disse nemme at implementere, hvis de er planlagt til. Oprettelse og anvendelse af CPAW vil blive drøftet.
Stresseksponering er forbundet med aktivering af to stressresponsive biologiske systemer: hypothalamic-hypofyse-binyre (HPA) og sympatho-adrenomedullary (SAM) akser5. Når stress er af tilstrækkelig intensitet til at forstyrre en organismes homeostatiske balance, udløser SAM hurtigt øget aktivitet i den sympatiske gren af det autonome nervesystem (ANS). Dette er forbundet med frigivelse af katekolaminer(f.eks. adrenalin og noradrenalin; CA) fra binyre medulla og sympatiske nerveterminaler. Øgede niveauer af disse excitatoriske kemikalier er forbundet med stigninger i puls og blodtryk, der karakteriserer den klassiske “fight-or-flight”respons 6. Selv om efterfølgende aktivering af den parasympatiske ANS i sidste ende vil hæmme denne ophidselse, stigende CA neuroner interfacing med hjernestamme strukturer bidrage til langsommere HPA aktivering via hypothalamus og eventuel glucocorticoid (dvs. kortisol hos mennesker) frigivelse fra binyrebarken7. Forståelse af forholdet mellem stressmodalitet og den specifikke dynamik i selve stressresponsen vil være kritisk, efterhånden som forskningen i forholdet mellem stress og de neurale korrelater af forskellige psykologiske processer(f.eks. hukommelse, læring og beslutningstagning) udvikler sig.
Flere stressinduktionsopgaver er udviklet til brug i laboratorieforskning. Generelt kan disse klassificeres som systemiske(dvs.repræsenterer en refleksiv reaktion på en direkte trussel mod homeostatisk balance) eller procesiv/ psykogen (dvs. kræver forebrain behandling og vurdering forud for engagement af stress respons)8. Især disse to forskellige stress modaliteter Fare forbundet med differentierede mønstre sam og HPA aktivering. Koldpressortesten (CPT) er et almindeligt og velrebillig middel til at fremkalde systemisk stress, der involverer nedsænkning af en persons dominerende hånd i isvand (typisk mellem 0-5 °C) i en periode på4,9,10. CPT er blevet anvendt i en lang række undersøgelser , der undersøger stresss indflydelse på hukommelse11-13, læring14og beslutningstagning15-17. Undersøgelser, der anvender CPT som et middel til stressinduktion, har imidlertid givet blandede resultater med hensyn til kortisolreaktivitet. Samlet mild-til-moderat kortisol stigninger er blevet observeret post-CPT13,18,19, selvom SAM aktivering er robust og pålidelig4,20. I modsætning hertil har procesive laboratoriestressorer som Trier Social Stress Task (TSST)21,22, hvor deltagerne giver en 5 minutters tale efterfulgt af 5 minutters mental aritmetik, mens de ses og / eller videofilmes, været forbundet med to- til tredobbelte stigninger i kortisol23.
For at maksimere både SAM og HPA aktivering, nogle forskere har taget den tilgang at kombinere CPT med sociale evaluerende komponenter svarende til dem, der findes i TSST. For eksempel bliver deltagerne i den socialt evaluerede koldpressortest (SECPT) bedt om at udføre en traditionel CPT, mens de bliver video-tapet og set af en eksperimentator24. På samme måde integrerer Maastrichts akutte stresstest SECPT med offentlige taler og mentale aritmetiske komponenter i TSST25. Mens disse tilgange udgør et betydeligt skridt fremad i stressforskning, er det stadig vigtigt at undersøge den specifikke og potentielt dissociable indflydelse af SAM og HPA-aktivering på de neurale korrelater af adfærd, kognition og følelser. Desværre CPT, der involverer vand, er ofte upraktisk at udføre i undersøgelser, der involverer magnetisk resonans imaging (MRI), medmindre afsluttet før indrejse i MRI selv. Spildt vand kan f.eks. være en trussel mod følsomt og dyrt MRI-udstyr(f.eks. hovedspolen) og kan forstyrre MR-signalet på grund af dets høje protontæthed26. I takt med at forskning, der involverer CPT, udvides til anvendelse i neuroimaging sammenhænge, er det derfor nødvendigt at ændre den traditionelle CPT-procedure. Med henblik herpå foreslås et alternativ – den kolde pressor arm wrap (CPAW).
I stedet for hånd nedsænkning i iskoldt vand, CPAW indebærer en arm wrap består af MR-safe gelpacs afkølet til en temperatur svarende til den traditionelle CPT. Det kan fastgøres til underarmen og hånden af en deltager, og er let fjernes på deres anmodning. Desuden er CPAW alsidig i sin sammensætning fra en simpel samling af almindelige komponenter. Det er vigtigt at bemærke, at der er yderligere sikkerhedsproblemer i CPAW-brug, da det potentielt kan afkøles til en temperatur, der er meget lavere end flydende vand. Når det er sagt, kan disse redegøres for med minimal indsats fra forskerens side. Korrekt opbevaring og anvendelse af CPAW vil blive demonstreret med særlig vægt på sikkerhedsprotokoller.
I denne artikel blev der demonstreret et alternativ til den traditionelle kolde trykpressortest – den kolde trykarm wrap. CPAW er en procedure, der producerer psykofysiologiske og neuroendokrine stressresponser, der kan sammenlignes med CPT. Specifikt blev der observeret robuste stigninger i SAM(dvs.sympatisk ANS) aktivering og milde til moderate stigninger i HPA(dvs.kortisol) aktivitet. CPAW kan oprettes ud fra en række almindeligt forekommende komponenter og fungerer som et levedygtigt alternativ til den traditionelle (vandbaserede) CPT. En yderligere fordel ved CPAW er, at det let kan anvendes i forskningssammenhænge, hvor det kan være upraktisk, selv umuligt, at bruge CPT(f.eks. MRI).
Som tidligere nævnt kræver CPAW yderligere sikkerhedsforanstaltninger ud over dem, der er forbundet med CPT. Ekskluderende kriterier (i vid udstrækning deles af CPT) bør omfatte: kold urticaria, Reynauds sygdom, aneurisme, graviditet, historie af hjerte-kar-sygdom, diabetes, kronisk reumatologiske sygdomme og ubehandlede blodtryk abnormiteter. Da CPAW potentielt kan afkøles til usikre temperaturer, der er lavere end flydende vands, er streng temperaturmåling forud for påføring afgørende for at undgå risiko for deltagerskade. Da apparatet er fysisk fastgjort til deltagerens arm, er det afgørende, at det på flere punkter gøres klart, at de til enhver tid kan afslutte proceduren på deres anmodning. Endvidere skal forsøgsviseren være parat til at afslutte proceduren, hvis deltageren bliver nødlidende. Således kræver proceduren, at forskeren er på vagt på flere fronter.
Der findes flere begrænsninger i brugen af CPAW. I forbindelse med MRI-undersøgelser kan det f.eks. være nødvendigt med en kortvarig MR-scanning, da det måske ikke er muligt at fastgøre CPAW til en deltagerarm i en langvarig MR-scanning. Når det er sagt, er det muligt at tilpasse CPAW til brug på en fod eller et ben og ville være kompatibelt med en langboringsopsætning. Titrering af CPAW-temperatur til en meget præcis temperatur er også vanskelig. Forskning viser , at afvigelser på selv 2 °C er forbundet med variationer i tolerancetid og smertevurderinger31. For at undgå dette anbefales brug af en fryser, der kan afkøles til en bestemt temperatur. Derudover anbefales det at have en anden CPAW til rådighed, hvis enheden vil blive ansat flere gange i tæt rækkefølge (for at undgå, at den opvarmes ud over den ønskede temperatur). Selv i de repræsentative resultater CPAW brug ikke var forbundet med stigninger i hovedet bevægelse, bør forskerne være særlig opmærksomme på hovedet bevægelse i fMRI indstilling – især hvis CPAW anvendes under (snarere end før) fMRI scanning. Mens subjektive stressvurderinger, HPA og SAM-aktivering tyder på, at CPAW er en effektiv stressor, der kan sammenlignes med den traditionelle CPT, bør fremtidig forskning fokusere på omhyggelig sammenligning af omfanget af HPA- og SAM-aktivitet med den, der fremkaldes af den traditionelle CPT samt andre fysiologiske indekser(f.eks. puls og blodtryk).
The authors have nothing to disclose.
Tak til Mauricio R. Delgado, Stephanie R. Potts og William T. McCuddy. Erhvervelsen af de repræsentative data blev støttet af midler fra National Institute on Drug Abuse til MRD (R01DA027764)
2 Cryo-Max Cold Packs (6 in x 12 in) | Modular Thermal Technologies | n/a | This is an example gelpac – others of a similar size would serve as well. |
Infrared Thermometer | Fisher Scientific | 02-401-1 | |
Biopac MP150 Data Acquisition System | Biopac Systems, Inc. | MP150 | |
Biopac GSR EDA Galvanic Skin Response Amplifier | Biopac Systems, Inc. | GSR100C | |
2 Biopac Unshielded Leads | Biopac Systems, Inc. | LEAD110A | |
2 Biopac disposable Electrodermal Electrodes | Biopac Systems, Inc. | EL507 | |
Salivary Cortisol Enzyme Immunoassay Kit | Salimetrics, LLC. | I-3002 | If assaying will not be conducted in-house, only collection supplies below are needed. |
Salimetrics Oral Swab | Salimetrics, LLC. | 5001.02 | |
Swab Storage Tube | Salimetrics, LLC. | 5001.05 |