Kaldpressetesten er en klassisk stressinduksjonsoppgave som brukes i et bredt spekter av forskning som undersøker forholdet mellom stress og kognisjon, følelser og oppførsel. I denne artikkelen presenteres et praktisk og allsidig alternativ til den tradisjonelle kaldpressetesten: kaldpressearminnpakningen.
Nylig har forskning på forholdet mellom stress og kognisjon, følelser og atferd økt kraftig. Disse fremskrittene har gitt innsikt i viktige spørsmål som spenner fra stressets påvirkning på avhengighet1 til stressens rolle i nevrale endringer forbundet med endringer i beslutningstaking2,3. Etter hvert som temaer som undersøkes av feltet utvikler seg, må også metodene som er involvert. I denne artikkelen presenteres et praktisk og effektivt alternativ til en klassisk spenningsinduksjonsteknikk, kaldpressetesten (CPT): kaldpressearminnpakningen (CPAW). CPT innebærer vanligvis nedsenking av en deltakers dominerende hånd i iskaldt vann i en periodepå 4. Teknikken er forbundet med robust aktivering av den symmo-adrenomedullære (SAM) aksen (og frigjøring av katekolaminer, for eksempel adrenalin og noradrenalin) og mild-til-moderat aktivering av hypothalamus-hypofysen-binyre (HPA) aksen med assosiert glukokortikoid(f.eks. kortisol) frigjøring. Mens CPT har blitt brukt i et bredt spekter av studier, kan det være upraktisk å søke i noen forskningsmiljøer. For eksempel har bruk av vann under, i stedet for før, magnetisk resonansavbildning (MR) potensial til å skade sensitivt og dyrt utstyr eller forstyrre oppkjøpet av MR-signal. CPAW er et praktisk og effektivt alternativ til den tradisjonelle CPT. Består av en allsidig liste over billige og lett oppkjøpte komponenter, CPAW bruker MR-sikre gelpacs avkjølt til en temperatur som ligner på CPT i stedet for faktisk vann. Viktig CPAW er forbundet med nivåer av SAM- og HPA-aktivering som kan sammenlignes med CPT, og kan enkelt brukes i en rekke forskningskontekster. Selv om det er viktig å opprettholde spesifikke sikkerhetsprotokoller når du bruker teknikken, er disse enkle å implementere hvis planlagt. Opprettelse og bruk av CPAW vil bli diskutert.
Stresseksponering er forbundet med aktivering av to stressresponsive biologiske systemer: hypothalamus-hypofysen-binyre (HPA) og sympatho-adrenomedullary (SAM) akser5. Når stress er av tilstrekkelig intensitet til å forstyrre en organismes homeostatiske balanse, utløser SAM raskt økt aktivitet i den sympatiske grenen av det autonome nervesystemet (ANS). Dette er forbundet med frigjøring av katekolaminer (f.eks. adrenalin og noradrenalin; CA) fra binyremedulla og sympatiske nerveterminaler. Økte nivåer av disse eksitatoriske kjemikaliene er forbundet med forhøyninger i hjertefrekvens og blodtrykk som karakteriserer den klassiske “fight-or-flight” -responsen6. Selv om påfølgende aktivering av den parasympatiske ANS til slutt vil hemme denne eksitasjonen, bidrar stigende CA-nevroner som interfacing med hjernestammestrukturer til langsommere HPA-aktivering via hypothalamus og eventuelt glukokortikoid (dvs. kortisol hos mennesker) frigjøring fra binyrebarken7. Å forstå forholdet mellom stressmodalitet og den spesifikke dynamikken i selve stressresponsen vil være avgjørende ettersom forskning på forholdet mellom stress og nevrale korrelasjoner mellom ulike psykologiske prosesser(f.eks. hukommelse, læring og beslutningstaking) utvikler seg.
Flere stressinduksjonsoppgaver er utviklet for bruk i laboratorieforskning. Generelt kan disse klassifiseres som systemiske (dvs.representerer en refleksiv respons på en direkte trussel mot homeostatisk balanse) eller prosesjonell / psykogen (dvs. krever forebrain behandling og vurdering før engasjement av stressresponsen)8. Spesielt disse to distinkte stressmodalitetene Fare forbundet med differensialmønstre av SAM- og HPA-aktivering. Kaldpressetesten (CPT) er et vanlig og godt validert middel for å indusere systemisk stress som involverer nedsenking av individets dominerende hånd i isvann (vanligvis mellom 0-5 °C) i en periodepå 4,9,10. CPT har blitt brukt i et bredt spekter av forskning som undersøker påvirkningen av stress på minne11-13, læring14og beslutningstaking15-17. Studier som bruker CPT som et middel til stressinduksjon har imidlertid gitt blandede resultater når det gjelder kortisolreaktivitet. Generelle milde til moderate kortisoløkninger har blitt observert etter CPT13,18,19, selv om SAM-aktivering er robust og pålitelig4,20. I motsetning til dette har prosesjonslaboratorier som Trier Social Stress Task (TSST)21,22, der deltakerne holder en 5 min tale etterfulgt av 5 min mental aritmetikk mens de blir sett og / eller filmet, vært forbundet med to til tre ganger økning i kortisol23.
For å maksimere både SAM- og HPA-aktivering har noen forskere tatt tilnærmingen til å kombinere CPT med sosiale evalueringskomponenter som ligner de som er tilstede i TSST. For eksempel, i den sosialt evaluerte kaldpressetesten (SECPT) blir deltakerne bedt om å utføre en tradisjonell CPT mens de blir video-teipet og sett av en eksperimenterer24. På samme måte integrerer Maastricht Acute Stress Test SECPT med offentlig tale og mentale aritmetiske komponenter i TSST25. Selv om disse tilnærmingene representerer et betydelig skritt fremover i stressforskning, er det fortsatt viktig å undersøke den spesifikke, og potensielt dissosierbare, påvirkningen av SAM- og HPA-aktivering på nevrale korrelasjoner av atferd, kognisjon og følelser. Dessverre er CPT, som involverer vann, ofte upraktisk å utføre i studier som involverer magnetisk resonansavbildning (MR) med mindre det fullføres før de kommer inn i MR-en selv. Sølt vann kan for eksempel være en trussel mot sensitivt og dyrtMR-utstyr ( f.eks. hodespolen) og kan forstyrre MR-signalet på grunn av den høye protontettheten26. Dermed, som forskning som involverer CPT utvider mot bruk i neuroimaging sammenhenger modifikasjoner til den tradisjonelle CPT prosedyren er nødvendig. For det formål foreslås et alternativ – kaldpressearminnpakningen (CPAW).
I stedet for håndinnlevelse i iskaldt vann, innebærer CPAW en arminnpakning som består av MR-sikre gelpacs avkjølt til en temperatur som ligner den tradisjonelle CPT. Den kan festes til underarmen og hånden til en deltaker, og fjernes lett på forespørsel. Videre er CPAW allsidig i sammensetningen fra en enkel samling av vanlige komponenter. Det er viktig å merke seg at det er ytterligere sikkerhetsproblemer i CPAW-bruk, da det potensielt kan avkjøles til en temperatur som er mye lavere enn flytende vann. Når det er sagt, kan disse gjøres rede for med minimal innsats fra forskerens side. Riktig lagring og bruk av CPAW vil bli demonstrert med spesiell oppmerksomhet på sikkerhetsprotokoller.
I denne artikkelen ble et alternativ til den tradisjonelle kaldpressetesten demonstrert – den kalde pressorarminnpakningen. CPAW er en prosedyre som produserer psykofysiologiske og nevroendokrine stressresponser som kan sammenlignes med CPT. Spesielt ble det observert robuste økninger i SAM(dvs.sympatisk ANS) aktivering og milde til moderate økninger i HPA(dvs.kortisol) aktivitet. CPAW kan opprettes fra en rekke vanlige komponenter, og fungerer som et levedyktig alternativ til den tradisjonelle (vannbaserte) CPT. En ekstra fordel med CPAW er at den lett kan brukes i forskningskontekster der det kan være upraktisk, til og med umulig, å bruke CPT (f.eks. MR).
Som nevnt tidligere, CPAW krever ytterligere sikkerhetsforanstaltninger utover de som er forbundet med CPT. Eksklusjonskriterier (i stor grad delt av CPT) bør omfatte: kald urtikaria, Reynauds sykdom, aneurisme, graviditet, historie med kardiovaskulær sykdom, diabetes, kronisk revumatomologisk sykdom og ubehandlede blodtrykksavvik. Gitt at CPAW potensielt kan avkjøles til usikre temperaturer under væskevann, er streng temperaturmåling før påføring avgjørende for å unngå risiko for deltakerskade. Siden apparatet er fysisk festet til deltakerens arm, er det viktig at det gjøres klart på flere punkter at de kan avslutte prosedyren når som helst på forespørsel. Videre må eksperimentet være forberedt på å avslutte prosedyren hvis deltakeren blir bekymret. Dermed krever prosedyren at forskeren er årvåken på flere fronter.
Det finnes flere begrensninger ved bruk av CPAW. For eksempel, i sammenheng med MR-studier kan en kortvarig MR være nødvendig, da festing av CPAW til en deltakerarm kanskje ikke er mulig i en langvarig MR. Når det er sagt, er tilpasning av CPAW for bruk på en fot eller et ben mulig og vil være kompatibel med et langvarig oppsett. Titrering av CPAW-temperatur til en svært presis temperatur er også vanskelig. Forskning indikerer at avvik på selv 2 °C er forbundet med variasjoner i toleransetid og smertevurderinger31. For å unngå dette anbefales bruk av en fryser som kan avkjøles til en bestemt temperatur. I tillegg anbefales det å ha en annen CPAW tilgjengelig hvis enheten vil bli brukt flere ganger i nær rekkefølge (for å unngå at den blir oppvarmet utover ønsket temperatur). Selv om CPAW-bruk i de representative resultatene ikke var forbundet med økning i hodebevegelse, bør forskerne være spesielt oppmerksomme på hodebevegelse i fMRI-innstillingen – spesielt hvis CPAW brukes under (i stedet for før) fMRI-skanning. Mens subjektive stressvurderinger, HPA og SAM-aktivering antyder at CPAW er en effektiv stressor som kan sammenlignes med den tradisjonelle CPT, bør fremtidig forskning fokusere på nøye sammenligning av omfanget av HPA- og SAM-aktivitet med det som fremkalles av den tradisjonelle CPT så vel som andre fysiologiske indekser (f.eks. hjertefrekvens og blodtrykk).
The authors have nothing to disclose.
Takk til Mauricio R. Delgado, Stephanie R. Potts og William T. McCuddy. Innsamling av representative data ble støttet av midler fra National Institute on Drug Abuse to 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 |