Kallpressartestet är en klassisk stressinduktionsuppgift som används i ett brett spektrum av forskning som undersöker sambandet mellan stress och kognition, känslor och beteende. I den här artikeln presenteras ett praktiskt och mångsidigt alternativ till det traditionella kallpressartestet: den kalla pressorarmlindningen.
Nyligen har forskningen om förhållandet mellan stress och kognition, känslor och beteende ökat kraftigt. Dessa framsteg har gett insikter i viktiga frågor som sträcker sig från stressens inverkan på beroende1 till stressens roll i neurala förändringar i samband med förändringar ibeslutsfattandet 2,3. I och med att ämnena som undersöks av området utvecklas måste dock även de berörda metoderna utvecklas. I den här artikeln presenteras ett praktiskt och effektivt alternativ till en klassisk stressinduktionsteknik, cold pressor test (CPT), : cold pressor arm wrap (CPAW). CPT innebär vanligtvis nedsänkning av en deltagares dominerande hand i iskallt vatten under en period av tid4. Tekniken är förknippad med robust aktivering av den sympatho-adrenomedullära (SAM) axeln (och frisättning av katekolaminer; t.ex. adrenalin och noradrenalin) och mild till måttlig aktivering av hypotalamus-hypofysen-binjureaxeln (HPA) med tillhörande glukokortikoider(t.ex. kortisol) frisättning. Medan CPT har använts i ett brett spektrum av studier, kan det vara opraktiskt att ansöka i vissa forskningsmiljöer. Till exempel användning av vatten under, snarare än före, magnetisk resonanstomografi (MRT) har potential att skada känslig och dyr utrustning eller störa förvärvet av MR-signal. CPAW är ett praktiskt och effektivt alternativ till den traditionella CPT. Består av en mångsidig lista över billiga och lätt förvärvade komponenter, CPAW använder MRI-säkra gelpacs kylda till en temperatur som liknar CPT snarare än faktiskt vatten. Viktigt är att CPAW är förknippat med nivåer av SAM- och HPA-aktivering jämförbar med CPT, och kan enkelt tillämpas i en mängd olika forskningssammanhang. Även om det är viktigt att upprätthålla specifika säkerhetsprotokoll när du använder tekniken, är dessa lätta att implementera om de planeras. Inrättandet och användningen av CPAW kommer att diskuteras.
Stress exponering är associerad med aktivering av två stress-lyhörda biologiska system: hypotalamus-hypofysen-binjure (HPA) och sympatho-adrenomedullary (SAM)axlar 5. När stress är tillräckligt hög intensitet för att störa en organisms homeostatiska balans utlöser SAM snabbt ökad aktivitet i den sympatiska grenen av det autonoma nervsystemet (ANS). Detta är förknippat med frisättning av katekolaminer (t.ex. adrenalin och noradrenalin; CA) från binjure medulla och sympatiska nervterminaler. Ökade nivåer av dessa excitatoriska kemikalier är förknippade med höjda hjärtfrekvenser och blodtryck som kännetecknar det klassiska “fight-or-flight” svaret6. Även om efterföljande aktivering av parasympatiska ANS så småningom kommer att hämma denna excitation, bidrar stigande CA-neuroner som interfacing med hjärnstammen strukturerar till långsammare HPA aktivering via hypotalamus och eventuell glukokortikoider(dvs. kortisol hos människor) frisättning från binjurebarken7. Att förstå sambandet mellan stressmodalitet och den specifika dynamiken i själva stressresponsen kommer att vara avgörande när forskning om förhållandet mellan stress och neurala korrelater av olika psykologiska processer(t.ex. minne, lärande och beslutsfattande) utvecklas.
Flera stressinduktionsuppgifter har utvecklats för användning i laboratorieforskning. I allmänhet kan dessaklassificeras somsystemiska ( dvs. som representerar ett reflexivt svar på ett direkt hot mot homeostatisk balans) eller processmässigt/psykogent (dvs. kräver förbrainbehandling och bedömning innan stressresponsen används)8. Särskilt dessa två distinkta stressmodaliteter Biljettpris i samband med differentialmönster för SAM och HPA aktivering. Kallpressartestet (CPT) är ett vanligt och väl validerat sätt att framkalla systemisk stress som innebär nedsänkning av en individs dominerande hand i isvatten (vanligtvis mellan 0 och 5 °C) under en tidsperiod4,9,10. CPT har använts i ett brett spektrum av forskning som undersöker stressens inverkan på minnet11-13,lärande 14, ochbeslutsfattande 15-17. Studier med CPT som ett medel för stressinduktion har dock gett blandade resultat när det gäller kortisol reaktivitet. Övergripande mild till måttlig kortisol ökningar har observerats post-CPT13,18,19, även om SAM aktivering är robust ochtillförlitlig 4,20. Processiska laboratoriestressfaktorer som Trier Social Stress Task (TSST)21,22, under vilken deltagarna håller ett 5 minuters tal följt av 5 min mental aritmetik medan de ses och / eller videofilmas, har associerats med två till trefaldiga ökningar av kortisol23.
För att maximera både SAM- och HPA-aktivering har vissa forskare tagit tillvägagångssättet att kombinera CPT med sociala utvärderande komponenter som liknar de som finns i TSST. I det socialt utvärderade cold pressor test (SECPT) uppmanas till exempel deltagarna att utföra en traditionell CPT medan de videotejpas och övervakas av en experimenter24. På samma sätt integrerar Maastricht Acute Stress Test SECPT med offentligt tal och mentala aritmetiska komponenter i TSST25. Även om dessa metoder utgör ett viktigt steg framåt inom stressforskning är det fortfarande viktigt att undersöka sam- och HPA-aktiveringens specifika och potentiellt dissociable påverkan på neurala korrelater av beteende, kognition och känslor. Tyvärr är CPT, som omfattar vatten, ofta opraktiskt att utföra i studier som involverar magnetisk resonanstomografi (MRT) om det inte har slutförts före inträdet i själva MRI. Spillt vatten kan till exempel vara ett hot mot känslig och dyr MR-utrustning(t.ex. huvudspolen) och kan störa MR-signalen på grund av dess höga protontäthet26. Således, som forskning som involverar CPT expanderar mot användning i neuroimaging sammanhang ändringar av det traditionella CPT förfarandet är nödvändiga. För detta ändamål föreslås ett alternativ – den kalla pressorarmlindningen (CPAW).
I stället för handsänkning i iskallt vatten innebär CPAW en armlindning bestående av MR-säkra gelpacs kylda till en temperatur som liknar den traditionella CPT. Den kan fästas på en deltagares underarm och hand och avlägsnas enkelt på deras begäran. Vidare är CPAW mångsidig i sin sammansättning från en enkel samling av vanliga komponenter. Det är viktigt att notera att det finns ytterligare säkerhetsproblem vid användning av CPAW, eftersom det potentiellt kan kylas till en temperatur som är mycket lägre än flytande vatten. Som sagt, dessa kan redovisas med minimal ansträngning från forskarens sida. Korrekt lagring och användning av CPAW kommer att demonstreras med särskild uppmärksamhet på säkerhetsprotokoll.
I den här artikeln demonstrerades ett alternativ till det traditionella kallpressortestet – den kalla pressorarmlindningen. CPAW är ett förfarande som producerar psykofysiologiska och neuroendokrina stresssvar jämförbara med CPT. Specifikt observerades robusta ökningar av SAM(dvs.sympatisk ANS) aktivering och milda tillmåttliga ökningar avHPA ( dvs. kortisol) aktivitet. CPAW kan skapas från en rad vanliga komponenter och fungerar som ett genomförbart alternativ till den traditionella (vattenbaserade) CPT. En ytterligare fördel med CPAW är att den lätt kan användas i forskningssammanhang där det kan vara opraktiskt, till och med omöjligt, att använda CPT (t.ex. MRT).
Som nämnts tidigare kräver CPAW ytterligare säkerhetsåtgärder utöver de som är associerade med CPT. Exkluderande kriterier (som till stor del delas av CPT) bör omfatta: kall urtikaria, Reynauds sjukdom, aneurysm, graviditet, historia av hjärt-kärlsjukdom, diabetes, kronisk reumatologic sjukdom och obehandlade blodtryck avvikelser. Med tanke på att CPAW potentiellt kan kylas till osäkra temperaturer under vätskevattnets, är strikt temperaturmätning före applicering avgörande för att undvika risk för deltagarskada. Eftersom apparaten är fysiskt fastsatt på deltagarens arm är det viktigt att det vid flera tillfällen klargörs att de kan avsluta proceduren när som helst på deras begäran. Dessutom måste försöksdeltagaren vara beredd att avsluta förfarandet om deltagaren blir nödställd. Således kräver förfarandet att forskaren är vaksam på flera fronter.
Det finns flera begränsningar i användningen av CPAW. I samband med MR-studier kan till exempel en korthålig MRT vara nödvändig eftersom det kanske inte är möjligt att fästa CPAW på en deltagararm i en långstrånig MRT. Som sagt, att anpassa CPAW för användning på en fot eller ett ben är genomförbart och skulle vara kompatibelt med en långhålsuppsättning. Titrering av CPAW-temperatur till en mycket exakt temperatur är också svårt. Forskning visar att avvikelser på även 2 °C är förknippade med variationer i toleranstid ochsmärtklassificeringar 31. För att undvika detta rekommenderas användning av en frys som kan kylas till en viss temperatur. Dessutom rekommenderas att ha en andra CPAW tillgänglig om enheten kommer att användas flera gånger i nära följd (för att undvika att den värms upp utöver önskad temperatur). Även om cpaw-användning i de representativa resultaten inte var förknippad med ökningar av huvudrörelser, bör forskare ägna särskild uppmärksamhet åt huvudrörelser i fMRI-inställningen – särskilt om CPAW tillämpas under (snarare än före) fMRI-skanning. Medan subjektiva stressklassificeringar, HPA och SAM-aktivering tyder på att CPAW är en effektiv stressfaktor jämförbar med den traditionella CPT, bör framtida forskning fokusera på noggrann jämförelse av omfattningen av HPA- och SAM-aktivitet med den som framkallas av den traditionella CPT samt andra fysiologiska index(t.ex. hjärtfrekvens och blodtryck).
The authors have nothing to disclose.
Tack till Mauricio R. Delgado, Stephanie R. Potts och William T. McCuddy, det är jag. Förvärvet av de representativa uppgifterna stöddes av finansiering från 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 |