Studená stres a studené tlakové zkoušky

teplota a další environmentální stresory jsou známo, že ovlivňují krevní tlak (TK) a srdeční frekvence (HR). V této činnosti, studenti provést studené tlakové zkoušce prokázat změny v BP, které následují environmentální stres. Pro studený stres subjekt ponoří jednu ruku do ledové vody po dobu 1-2 minut, zatímco členové skupiny sledují změny v BP subjektu od základní hodnoty po zotavení.

pozadí

je známo, že teplota a další stresory prostředí ovlivňují HR a BP. Například náhlý a stále bolestivější studený stres způsobuje masivní výtok sympatického nervového systému a uvolňování norepinefrinu. Tento sympatický výtok vyvolává reakce v kardiovaskulárním (CV) systému, které zahrnují arteriolární zúžení, zvýšené HR a zvýšenou srdeční kontraktilitu. Tyto odpovědi se kombinují ke zvýšení BP. Toto je známé jako presorická odpověď (21) a testování subjektu se studeným stresem tímto způsobem je známé jako test studeného presoru. Test studeného tlaku byl klinicky použit jako zátěžový test k posouzení funkce levé komory (15). Test se také používá k vyhodnocení srdeční autonomní funkce (24) a jako experimentální stimul bolesti (23).

test byl jednou navržen jako index pro screeningové subjekty na hypertenzi (vysoký TK) (8, 16). Několik studií ukázalo, že odpověď CV na test studeného tlaku může předpovědět budoucí vývoj hypertenze. Studie černobílých dospělých a dětí ukázaly, že černé subjekty, u kterých je zvýšené riziko vzniku časné hypertenze, vykazují silnější vaskulární reakce na test chladného presoru než bílé subjekty (10). Studené tlakové zkoušky bylo prokázáno, dilatace koronárních tepen běžné předměty, ale zúžení věnčitých tepen hypertoniků (1). Jedna studie (14) používá studených presorické test-indukované koronární vazokonstrikci úspěšně předvídat následné nežádoucích kardiovaskulárních příhod (např. cévní mozkové příhody nebo srdečního infarktu) u asymptomatických pacientů s diabetem typu 2. Pravděpodobně je vazokonstrikce spojena s endoteliální dysfunkcí, která má za následek dlouhodobou CV patologii.

Cíle Vzdělávání

Po dokončení této činnosti, studenti by měli být schopni provést následující:

1. Popsat a vysvětlit fyziologické řízení dráhy hlubších BP reakci na studené tlakové zkoušky

2. Rozvíjet hypotézy a navrhovat experiment k testování

3. Shromažďovat a analyzovat data a vyvodit příslušné závěry

4. Kritika experimentální design ke zlepšení budoucích výzkumů

Úroveň Aktivity

Tato aktivita by být užitečné v různých kurzech, včetně fyziologie, anatomie a fyziologie, obecná biologie, biologie člověka, vyznamenání biologie, nebo Advanced Placement biologie ze střední školy prostřednictvím odborné škole.

Předpokladem Student Znalostí či Dovedností

Před provedením této činnosti, studenti by měli mít základní znalosti z následujících:

1. Fyziologické faktory, které ovlivňují HR a BP

2. Cesty a reakce autonomního nervového systému

3. Typy smyslových receptorů v těle a kde se nacházejí

Studenti by měli vědět, jak provést následující:

1. Opatření BP s tlakoměr/BP manžety a stetoskopu, nebo s automated data-akviziční systém

2. Měření tepové frekvence, a to buď ručně, nebo s prstem pulsní převodník

Čas Potřebný

jednoduchá demonstrace reflex trvá <1 h. Pokud studenti dělají to jako dotaz aktivity, aby alespoň 1 h (v laboratoři nebo před tím, než laboratoř) pro pozadí, literatura, výzkum, 30 min pro plánování a navrhování experimentu, a 1-2 h pro sběr dat, v závislosti na počtu předmětů.

vybavení a spotřební materiál

požadované vybavení (1 sada / skupina).

pro tuto činnost je vyžadováno následující vybavení:

1. Sfygmomanometr / BP manžeta nebo elektronický ekvivalent

2. Stetoskop

3. Kbelík na vodu / pánev

4. LED

5. Teploměr, který může měřit až 4°C

6. Hodiny nebo hodinky, které lze číst během několika sekund

Volitelné vybavení (1 sada / skupina).

následující zařízení je pro tuto činnost volitelné:

1. EKG nebo HR monitor; střídavě počítač s fyziologickým softwarem pro sběr dat (např. AD Nástroje, Biopac, nebo iWorx) plus prst pulsní převodník a tlakoměr, snímač může být použit

2. Chlazená vodní lázeň

3. Stopky

Lidských Subjektů Schválení

Tato neinvazivní experiment je považován za osvobozené od daně vzdělávací činnost Institucionální Review Board z University of Texas (Austin, TX). Osvojitelé této činnosti jsou odpovědní za získání povolení k výzkumu lidských subjektů od jejich domovské instituce. Pro shrnutí “Hlavní Zásady pro Výzkum Zahrnující Zvířata a Lidské Bytosti,” prosím vidět www.the-aps.org/mm/Publications/Ethical-Policies/Animal-and-Human-Research.

Instrukce

1. Příprava: shromáždit vybavení. Není nutná žádná další Doba přípravy nebo sledování. Vzorový list pro sběr dat je uveden v tabulce 1.

2. Připravte si pánev ledu a vody, kterou lze udržovat při 4°C. poznámka: můžete použít vodu v rozmezí 4-10°C a očekávat odezvu.

3. Ukažte studentům ledovou vodu a požádejte je, aby napsali hypotézu / hypotézy předpovídající účinek, který ponoření ruky do vody bude mít na CV systém. Měly by zahrnovat předpověď dopadu studeného stresu na BP, HR a průtok krve na základě toho, co vědí o autonomní kontrole BP a termoregulaci. Například jedna předpověď může být následující: “V chladu se kožní krevní cévy zužují, aby omezily tepelné ztráty na povrchu těla, a tato vazokonstrikce by měla zvýšit TK.”

4. Požádejte subjekt, aby ležel na zádech (na zádech) nebo seděl tiše po dobu 5 minut. Pokud je to možné, je vhodné použít polohu na zádech.

5. Vezměte BP a HR dvakrát až třikrát, abyste určili normální hladiny. Nechte vypuštěnou manžetu BP na paži.

6. Pomocí paže bez manžety ponořte ruku subjektu do ledové vody a nechte ji tam 2 minuty. Pokud je chlad příliš bolestivý, může subjekt ruku kdykoli stáhnout.

7. Určete BP a HR každých 30 s po dobu 2 minut. Poznámka: mnoho klinických testů tlakového tlaku za studena používá pouze 1 minutu ponoření. Pokud subjekty zjistí, že ruka je pro 2minutový test příliš bolestivá, zkraťte test na 1 min. Experiment lze také provést nohou místo ruky.

8. Odstraňte ruku subjektu z ledové vody.

9. Okamžitě změřte systolický a diastolický BPs a počítejte tepovou frekvenci v intervalech 30 s, dokud se BP a puls nevrátí do normálu.

10. Vypočítejte průměrný normální systolický a diastolický BPs z údajů získaných před ponořením. Odečtěte průměrné preimmersní tlaky od nejvyšších hodnot získaných během ponoření nebo po něm.

∙změna BP poskytuje index lability nebo reaktivity BP.

∙subjekty, jejichž systolický TK se zvyšuje o 25 nebo více mmHg nebo jejichž diastolický TK se zvyšuje o 20 nebo více mmHg, se považují za hyperreaktivní (25).

metoda kontinuálního monitorování

pravděpodobně nejobtížnějším technickým aspektem tohoto experimentu je nutnost rychlého sériového měření BP. Pokud jsou studenti pomocí počítačového zpracování dat,-pořízení systému s tlakoměr snímač, to může být možné sledovat změny v BP s kontinuální měření, jak je popsáno níže.

1. Manžeta sfygmomanometru nesmí unikat. Chcete-li to otestovat, nafoukněte manžetu na tlak pod systolickým TK subjektu a utáhněte šroub. Sledujte stopu na obrazovce počítače a ujistěte se, že BP zůstává konstantní. Uvolněte manžetu.

2. Pomocí měření od vašeho subjektu v klidu Vypočítejte střední BP následovně: střední BP = diastolický BP + 1/3 pulzního tlaku, kde pulzní tlak = systolický BP-diastolický BP.

3. Když je experiment připraven začít, položte manžetu na předmět a nafoukněte ji na ∼5 mmHg pod střední BP subjektu. Držte BP konstantní na této hodnotě utažením šroubu na gumové žárovce.

spusťte nahrávání. Měli byste pozorovat malé tlakové impulsy na stopě, jak každá tlaková vlna prochází pod manžetou. V případě potřeby Zvyšte citlivost osy y. Stopa na záznamu vám umožní vidět změny v systolickém TK, stejně jako změny v základní linii záznamu.

Bezpečnostní pokyny

Jedinců s některou z těchto podmínek by NEMĚLO sloužit jako předmět:

1. CV poruchy

2. Neurologické poruchy

3. Kuřáci

4. Nedávno požití kofeinu

studenti by měli být důrazně informováni, že pokud je studená voda příliš bolestivá, měli by okamžitě odstranit ruku a nečekat na konec testovacího období.

varujte studenty o tom, že manžeta je příliš nafouknutá. Pokud si subjekt stěžuje na bolest v paži, okamžitě vypusťte manžetu.

odstraňování problémů

potenciální problémy a řešení této činnosti jsou uvedeny v tabulce 2.

VÝSLEDKY

Očekávané Výsledky

Arteriální BP a HR by se měla zvýšit během ponoření ruky do studené vody a pak se vrátit do normálu po ruce, je odstraněn (Obr. 1).

Hodnocení Práce Studentů

Studenti by měli prezentovat svá data ve formě grafů. Mohou vykreslit systolické a diastolické hodnoty BP a poté vypočítat a vykreslit střední BP. Mohou zahrnovat HR data na samostatné ose na stejném kusu milimetrového papíru.

To je často užitečné mít studenti bazénu, jejich data a jejich grafy pomocí sestavené třídy dat, protože to jim dává příležitost pozorovat inherentní variability v populaci lidí. V případě, že třída obsahuje statistiky, mají studenti dělat oba párové a nepárové studentova t-testu na datech ukázat, jak párový t-test může ukázat význam v proměnné populace, která může nebo nemusí ukázat významný před-po rozdíly při analyzovány s nepárový t-test.

otázky k laboratorní zprávě

Otázka 1.

který byl větší: účinek nachlazení na systolický TK nebo na diastolický TK? Co by to mohlo vysvětlit?

odpověz.

literatura předpovídá, že účinek je větší na systolický TK. Sympatická inervace zvýší srdeční kontraktilitu, která ovlivňuje systolický TK.

Otázka 2.

jsou změny v HR zprostředkovány autonomním nervovým systémem? Pokud ano, která větev?

Otázka 3.

funguje baroreceptorový reflex během testu studeného tlaku? Použijte důkazy na podporu své odpovědi.

odpověz.

ne, baroreceptorový reflex nefunguje. Pokud by to bylo, zvýšení BP by vedlo k reflexnímu poklesu HR.

otázka 4.

jaké jsou fyziologické mechanismy, kterými funguje test studeného tlaku? Vytvořte podrobnou mapu procesu začínajícího stimulem ruky do studené vody a končící zvýšeným BP.

Dotaz Aplikace

Když test se provádí tak, jak je psáno v návodu, že tato činnost je “kuchařka” laboratoř. Pro zvýšení dotaz úrovni, může učitel umožnit studentům, aby o tom, jaká část těla vystavit chladu (viz poznámka níže), jakou teplotu vody použít, a jak dlouho vystavit část těla na chlad. Studenti mohou být také zeptal, jak ovládat tento test, aby se vyloučila možnost, že je tlak vody na kůži, které spouští reakce (odpověď: opakovat test s tělesnou teplotou nebo teplejší vody).

pro ještě vyšší úroveň dotazu jsou studenti požádáni, aby se dozvěděli o testu studeného tlaku sami a navrhli experiment, který by jej otestoval. K tomu musí hledat literaturu pomocí PubMed (www.pubmed.com) a přečtěte si publikované články o testu studeného tlaku. Literatura je o protokolu dostatečně explicitní, že experimenty navržené studenty by měly být velmi blízké výše popsanému protokolu.

Studenti mohou použít studené tlakové zkoušky, aby dále zkoumat aspekty environmentální účinky na BP a HR. Otázky, které studenti mohli zeptat a vyzkoušet, patří následující:

• Co je prahová hodnota teploty, která spouští studenou presorické reakci?

• liší se prahová teplota od člověka k člověku?

• liší se podle pohlaví, rasové / etnické skupiny, hmotnosti, věku atd.?

• liší se různé populace intenzitou odpovědi?

• existují další stresory, které ovlivňují BP, které by mohly být použity pro průzkum?

Poznámka: Pokud se na obličej aplikuje chlad, zejména v nosní oblasti, může podnět vyvolat potápěčský reflex, který je indikován snížením HR (bradykardie) a malým nebo žádným zvýšením TK. Jeden dotaz experimentu by mohlo být, že mají studenti určit, zda CV reakci na chlad se liší podle toho, jaká část těla je vystavena studené podněty.

další zdroje

další informace k tomuto tématu naleznete v odkazech. 2-7, 9, 11-13, 17-20, 22, a 26.

granty

tato práce byla vyvinuta s podporou National Science Foundation Grant DUE-041064.

zveřejnění

žádné střety zájmů, finanční ani jiné, nejsou prohlášeny autorem (autory).

AUTOR PŘÍSPĚVKŮ