Eine Alternative zum traditionellen Cold Pressor Test: Der Kaltpressor Arm Wrap

Die Stressexposition ist mit der Aktivierung von zwei stressresponsiven biologischen Systemen verbunden: der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren(HPA) und der sympatho-adrenomedullären (SAM) Achsen⁵. Wenn Stress von ausreichender Intensität ist, um das homöostatische Gleichgewicht eines Organismus zu stören, löst SAM schnell eine erhöhte Aktivität im sympathischen Zweig des autonomen Nervensystems (ANS) aus. Dies ist verbunden mit der Freisetzung von Katecholaminen(z. B. Adrenalin und Noradrenalin; CA) aus dem Nebennieren-Medulla und sympathischen Nerventerminals. Erhöhte Konzentrationen dieser erregenden Chemikalien sind mit Erhöhungen der Herzfrequenz und des Blutdrucks verbunden, die die klassische “Kampf-oder-Flug”-Antwort charakterisieren⁶. Obwohl die nachfolgende Aktivierung des parasympathischen ANS diese Erregung schließlich hemmen wird, tragen aufsteigende CA-Neuronen, die mit Hirnstammstrukturen verbunden sind, zu einer langsameren HPA-Aktivierung über den Hypothalamus und schließlich Glukokortikoid(d.h. Cortisol beim Menschen) aus der Nebennierenrinde⁷. Das Verständnis der Beziehung zwischen der Stressmodalität und der spezifischen Dynamik der Stressreaktion selbst wird entscheidend sein, wenn die Forschung über die Beziehung zwischen Stress und den neuronalen Korrelationen verschiedener psychologischer Prozesse(z. B. Gedächtnis, Lernen und Entscheidungsfindung) voranschreitet.

Für den Einsatz in der Laborforschung wurden mehrere Induktionsaufgaben entwickelt. Im Allgemeinen können diese als systemisch(d. h.eine reflexive Reaktion auf eine direkte Bedrohung des otostatischen Gleichgewichts) oder prozessiv/psychogen (d. h. vor dem Eingreifen der Stressreaktion eine Vorhirnverarbeitung und -bewertung erfordern) eingestuft werden⁸. Bemerkenswert ist, dass diese beiden unterschiedlichen Spannungsmodalitäten mit unterschiedlichen Mustern der SAM- und HPA-Aktivierung verbunden sind. Der Kaltpressertest (CPT) ist ein gängiges und gut validiertes Mittel zur Induzieren von systemischer Belastung durch Eintauchen der dominanten Hand eines Individuums in Eiswasser (typischerweise zwischen 0-5 °C) für einen Zeitraum von^4,9,10. CPT wurde in einer breiten Palette von Forschung enmitiert den Einfluss von Stress auf Gedächtnis^11-13, Lernen¹⁴, und Entscheidungsfindung^15-17. Studien, die CPT als Mittel der Stressinduktion verwenden, haben jedoch zu gemischten Ergebnissen in Bezug auf die Cortisolreaktivität geführt. Insgesamt wurden leichte bis mäßige Cortisolzuwächse nach CPT^13,18,19beobachtet, obwohl die SAM-Aktivierung robust und zuverlässig ist^4,20. Im Gegensatz dazu wurden prozessive Laborstressoren wie die TrierSocial Stress Task (TSST)^21,22, bei der die Teilnehmer eine 5 min Rede halten, gefolgt von 5 min mentaler Arithmetik während der Bewachung und/oder Videoaufzeichnung, mit zwei- bis dreifachen Erhöhungen von Cortisol²³in Verbindung gebracht.

Um sowohl die SAM- als auch die HPA-Aktivierung zu maximieren, haben einige Forscher den Ansatz gewählt, CPT mit sozialen Bewertungskomponenten zu kombinieren, die denen im TSST ähneln. So werden die Teilnehmer im sozial bewerteten Kaltpressortest (SECPT) gebeten, einen traditionellen CPT durchzuführen, während sie von einem Experimentator²⁴videoaufgenommen und beobachtet werden. In ähnlicher Weise integriert der Maastricht Erakutstresstest SECPT mit öffentlichen sprechenden und mentalen arithmetischen Komponenten des TSST²⁵. Während diese Ansätze einen bedeutenden Schritt nach vorn in der Stressforschung darstellen, bleibt es wichtig, den spezifischen und potenziell dissoziierbaren Einfluss der SAM- und HPA-Aktivierung auf die neuronalen Korrelate von Verhalten, Kognition und Emotion zu untersuchen. Leider ist CPT, bei dem Esin besteht, oft unpraktisch, in Studien mit Magnetresonanztomographie (MRT) durchzuführen, es sei denn, sie werden vor dem Eintritt in das MRT selbst abgeschlossen. Beispielsweise kann verschüttetes Wasser eine Bedrohung für empfindliche und teure MRT-Geräte(z. B. die Kopfspule) darstellen und das MRT-Signal aufgrund seiner hohen Protonendichte²⁶stören. Daher sind, da die Forschung mit CPT auf den Einsatz in neuroimaging Kontexten ausdehnt, Modifikationen des traditionellen CPT-Verfahrens notwendig. Zu diesem Zweck wird eine Alternative vorgeschlagen – die kaltgepresste Armpackung (CPAW).

Anstatt in eiskaltes Wasser einzutauchen, beinhaltet der CPAW eine Armpackung aus MRT-sicheren Gelpacs, die auf eine Ähnliche wie die herkömmliche CPT abgekühlt sind. Sie kann an Unterarm und Hand eines Teilnehmers befestigt werden und lässt sich auf Wunsch leicht entfernen. Darüber hinaus ist CPAW vielseitig in seiner Zusammensetzung aus einer einfachen Sammlung von gemeinsamen Komponenten. Es ist wichtig zu beachten, dass zusätzliche Sicherheitsbedenken bei der Verwendung von CPAW bestehen, da es potenziell auf eine Temperatur abgekühlt werden kann, die viel niedriger ist als flüssiges Wasser. Diese können jedoch mit minimalem Aufwand seitens des Forschers berücksichtigt werden. Die ordnungsgemäße Lagerung und Verwendung des CPAW wird unter besonderer Berücksichtigung der Sicherheitsprotokolle demonstriert.