文摘
背景慢性呼吸道疾病是与认知功能障碍有关,但呼吸困难本身是否对认知产生负面影响还没有被证明。皮质网络参与主体体验呼吸困难也在其他任务需要认知输入激活,这可能引发负面影响通过互相干扰。
方法这个随机交叉试验研究实验性诱导呼吸是否会对运动和认知功能产生负面影响40健康的成年人。交叉条件卸载呼吸或呼吸使用吸气阈载荷加载。评估运动,参与者被评估的时间,(拉)测试。认知功能被分类和音位的言语流畅性测试评估,跟踪使测试(tmt) A和B(执行功能),测试代码与韦氏成人智力量表(极冰原)iv(处理速度)和通过直接和间接数字广度(工作记忆)。
结果同时影响呼吸之间的拖船测试执行卸载和加载−0.752 (95% CI 1.012−−0.492 s) (p < 0.001)。执行功能、加工速度和工作记忆表现的更好在卸载呼吸,特别是对于主题开始第一次呼吸与加载条件。
结论我们的数据表明,呼吸道阈值加载引起呼吸困难有一个主要的健康成年人对运动和认知功能的影响。
文摘
急性实验性呼吸困难可以通过共享对运动产生负面影响/认知神经基质。需要临床干预措施改善non-respiratory关注慢性呼吸道疾病的症状减轻呼吸困难。https://bit.ly/2wGHcjW
介绍
慢性呼吸道疾病,特别是慢性阻塞性肺疾病(COPD),与认知功能障碍(1,2]。并行,总体人口的逐渐老龄化强烈影响神经退行性和脑血管疾病的流行影响认知(3]。COPD的患病率随着年龄的增加(4),重要的是要理解老年患者呼吸道疾病症状是否存在认知功能障碍由于老化或如果有一个真正的因果呼吸道疾病症状与认知功能之间的关系。先进过一些假设来解释潜在的认知功能障碍的病理生理学在慢性阻塞性肺病,包括修改动脉血液气体(5),持续吸烟,有血管疾病(6),海马体积和炎症mediator-related神经损伤(7,8]。降低肺功能之间的关联、认知障碍和痴呆的风险更大事件被报道(9- - - - - -11]。
呼吸困难,呼吸系统疾病最常见的症状,与中断有关的大脑活动(12),自我意识(13,14)和步态控制(15]。然而,呼吸困难的影响,本身一个“强烈和改变生活”的经验,在认知研究更少。第一组研究表明实验呼吸困难会破坏情感图像处理(16),反应抑制(17和内存和人脸识别18,19),但还需要更多的研究来研究dyspnoea-cognition互动的重要方面,包括交互运动。
在健康人类,正常呼吸源于自动脑干神经过程和不产生意识知觉或需要任何运动或感觉皮质资源(13,14,20.]。在某些情况下,如自愿呼吸运动或在演讲期间,呼吸可以由cortico-subcortical网络(21]。Cortically-driven呼吸也被描述的变化反应在呼吸系统的机械性能20.,22)和外吸气和呼气的限制会产生呼吸相关运动皮层活动(20.,23]。相应的网络涉及到初级运动皮层,补充运动区皮质脊髓的预测。此外,最近的证据显示,皮质激活,脑电图显示,可能做出重大贡献安静的呼吸在老年24]。
类似于呼吸,步态被认为是一个自动功能的年轻人,不应该依赖于认知(25]。然而,在老年患者和那些患有神经精神疾病,步态控制依赖于认知功能,尤其是执行功能(26,27)和股票类似的皮质网络激活的呼吸负荷(28,29日]。因此,从事应对吸气的皮质网络加载也需要认知输入的激活在复杂的运动任务,如步态。运动作为一种可靠的措施,定时去(拉)测试主要是用于老年人口(30.)来识别可怜的临床结果,如认知障碍或痴呆(31日,32]。最近,拖船的一个虚构的版本测试,想象中的定时去(iTUG)测试,开发评估运动的中央控制(33]。
在一项初步研究15),我们表明,渐进吸气阈值增加了时间线性加载执行测试和建议,其他机制,对皮质资源的竞争可能占观察breathing-locomotion干扰。本研究的目的是测试假设laboratory-induced呼吸困难,在健康年轻的学科,对步态控制和认知功能的影响。
方法
研究设计
这个随机,双态,两年期交叉研究是由日内瓦大学医院(瑞士日内瓦)。当地伦理委员会批准的这项研究是涉及人类研究和临床试验登记在瑞士国家门户(ID 2016 - 00807)。所有参与者提供书面知情同意根据瑞士联邦法律条例对人类研究和临床试验。
主题
四十个受过高等教育的对象是从日内瓦大学校园。个人年龄从18岁到40岁,法国母语资格研究夹杂物。排除标准是一个内科医生的诊断呼吸系统,神经系统或精神障碍和怀孕。科目也排除如果认为无法执行拖轮测试。在报名期间,所有合格的参与者接受了体检的医生和数据收集过去的病史,年龄、性别、身体质量指数(BMI,公斤·m−2),用力呼气量在1 s (FEV1)、用力肺活量(FVC)、氧饱和度测量脉搏血氧仪(年代阿宝2),嗅嗅鼻吸气压力(剪)和最大吸气压力(MIP) [34]。
实验性呼吸困难
参与者报名、随机和测试从2017年2月到2019年5月在日内瓦大学医院的呼吸生理学实验室。肺功能参数评估使用便携式肺活量计(Spirotel Winspiro PRO软件7.3版本;医学国际研究,意大利罗马)。剪断和MIP使用呼吸肌肉测试测量设备(microRPM;CareFusion, Hoechberg,德国)34]。呼吸困难是由吸入诱导阈值加载装置(POWERbreathe经典;POWERbreathe有限公司、英国伦敦)连接到一个舒适的商业orofacial面具(AcuCare F1-0;Resmed,悉尼,澳大利亚)为非侵入式通风而设计的。吸气阈值负载设备提供了一个从10到170而言不啻吸气压力2O(九个预定义的水平),需要克服的参与者在试验期间的每一次呼吸呼吸困难的试验序列。它也有一个内置的单向呼气阀,防止二氧化碳换气。在实验开始之前,吸气载荷逐渐增加到一个预定义的呼吸困难评级6分(10分满分)的视觉模拟尺度。之前和之后的每一个时期的实验性诱导呼吸困难,受试者完成了多维呼吸困难概要(MDP)调查问卷35]。这个评估呼吸困难在特定的时间或条件,是一个临床和实验室研究证明有效的仪器(36]。
运动
我们使用拖轮测试所描述的Podsiadloet al。(30.)和iTUG测试验证了Beauchetet al。(33)来评估运动。拖船测试受试者,在命令,从扶手椅上站起来,走3米,转身一个圆锥,往回走,又在椅子上坐下。iTUG测试受试者的命令,想象拖轮调查员的精神完成测试和信号。时间的差异即。Δ时间)之间的拖船和iTUG条件是根据公式计算(拖轮−iTUG) /(拖轮+ iTUG / 2)和作为结果变量。认知状态与拖轮和iTUG测试时间密切相关,以及Δ时间(31日,33,37,38),这些任务的地方额外的认知对大脑功能的挑战。
认知
分类和音位的言语流畅性测试39),以及跟踪测试(tmt) A和B [40),被用来评估执行功能。分类语言流畅的测试期间,受试者2分钟产生的最大数量文字从“动物”范畴;音位的言语流畅性测试时,他们有2分钟产生的最大数量的话从字母“P”。为TMT,受试者连接numerated子弹以不断增加的方式尽可能快。相同的原则应用的TMT B,除了受试者或者连接以越来越方式一封信。
处理速度是评估测试代码与韦氏成人智力量表(极冰原)第四41,42),受试者的2分钟从一张复制符号的最大数量,他们与数字相关答案包含数字没有符号表。
工作记忆被直接或间接的评估数字广度测试(41,42]。在直接数字广度测试中,受试者重复在同一顺序的一系列数字阅读的调查员。对于间接数字广度测试,受试者重复的一系列数字阅读的调查员以相反的顺序。
干预
使用交换块的随机序列计算机生成方法和不同大小的块(4 - 6)。不透明,使用一个密封的信封随机系统,我们在一比一的比例分配对象接收的序列“呼吸”加载呼吸/卸载或序列“呼吸卸载/装载呼吸”(图1)。第一时期(experimentally-loaded呼吸或呼吸卸载),受试者完成运动和认知测试在一个固定的顺序。呼吸加载期间,受试者戴着orofacial面具与呼吸负荷在一个预定义的阻力水平。在卸载呼吸期间,受试者同样戴着面具没有呼吸负荷。在第二个时期,受试者转向互补条件(加载卸载或呼吸)和相同的测试是在相同的顺序完成。血氧饱和度监测连续两个时期与脉搏血氧仪(柯尼卡美能达pulsox - 300我;柯尼卡美能达传感、日本大阪)。
预先决定的端点
主要终点是时间执行拖船和iTUG测试(以秒为单位)。二次端点是流畅性测试(以正确的单词的数量),A和B的tmt(以秒),代码测试(以正确的关联)的数量和数字广度测试(以正确的数字序列)的数量。
统计分析
这项研究是为了显示不同时间执行拖轮测试之间的0.5秒两个实验条件,标准偏差(sd),1 s根据我们之前发现的差异(15]。显示这种差异在交叉设计使用配对t检验一个双边显著性水平为0.05和0.8,报名36个科目是必要的。呼吸困难的影响在每个测试是评估使用线性mixed-effects模型对每个参与者随机拦截。除了实验条件(加载呼吸与卸载呼吸),每个模型还包括固定效应实验序列(实验卸载和加载的呼吸开始)和之间的交互实验顺序和实验条件。统计学意义的交互使用似然比检验评估。假定值都是双面的,统计显著性p = 0.05。所有分析使用R为Windows(3.6.1版)(43与lme4 []44],emmeans [45]和tidyverse [46)包。
结果
40名健康受试者被随机分配序列“呼吸加载/卸载呼吸”(n = 20)或序列“呼吸卸载/装载呼吸”(n = 20)。组间基线特征相似(表1)。实验性诱导呼吸困难(自我报告的强度10视觉模拟尺度)获得了在所有科目中值阈值水平为4.75(四分位距(差)3.00 - -7.62)在吸气阈值的设备。血氧饱和度是稳定在整个实验期间没有下降实验性诱导呼吸困难(年代阿宝299%,差98 - 100%)。运动和神经心理学测试性能差异状况报告表2。意味着±估算值sd为每个测试根据呼吸提供了条件补充表S1。
神经心理测试
执行功能
分类和言语流畅性测试都证明了相同的概要文件。受试者能够产生更多的单词时卸载呼吸与呼吸加载相比,实验条件的影响更加明显,对于那些开始试验加载呼吸,由于实验条件和实验序列之间的相互作用(p = 0.003分类流畅语言流畅,p = 0.004)。为TMT,虽然没有观察到不同的时间来执行测试实验条件之间,受试者开始实验与呼吸已经大大改善了性能次加载与卸载呼吸,由于实验条件和实验序列之间的相互作用(p < 0.001)。TMT B,没有时间来执行测试观察差异实验条件,至于TMT,发现了一个交互实验条件和实验之间的序列(p < 0.001)。然而,受试者开始尝试卸载呼吸期间表现更好的第二个条件相比,那些开始加载呼吸。
处理速度
总的来说,正确的关联的代码测试期间执行的数量似乎更高的呼吸而加载卸载期间呼吸(正确的差异之间的关联条件:4.13,95% CI 0.27−8.52) (p = 0.07)。此外,受试者开始呼吸试验加载与卸载呼吸,大大改善了性能的实验条件和实验序列之间的相互作用(p < 0.001)。
工作记忆
没有观察到的差异条件都直接和间接数字广度。然而,受试者开始呼吸试验加载与卸载呼吸,大大改善了性能结果之间交互的实验条件和实验序列(p = 0.03直接数字广度和间接数字广度p = 0.008)。
讨论
这个随机交叉试验在健康受试者实验呼吸困难,我们发现实验呼吸困难(预定6强度的视觉模拟量表)有重大影响的运动和认知功能的样本受过高等教育,年轻的成年人。我们的数据支持先前的证据dyspnoea-cognition相互作用[15- - - - - -18),建议合理的因果联系呼吸困难导致改变了运动和认知和大脑功能。交叉设计还强调,减轻呼吸困难积极的影响运动和认知。
中运动参数,步态速度被认为是“第六生命体征”(47),主要取决于运动能力相关的心肺适应性(而且肌肉骨骼的完整性,周边和中枢神经系统)。减少步态速度与不良临床结果相关的老化和与死亡率(48]。只有少量的研究集中在呼吸道疾病的步速,6分钟步行试验的测试和增量的航天飞机走在历史上非常重要的量化心肺储备和运动公差。然而,步态速度(以4 m步态速度)与运动能力、呼吸困难和健康相关的生活质量49),是一种预测再次住院的急性加重的慢性阻塞性肺病(50]。4 m步态速度也对肺康复(51),提出了作为一个有前途的功能评估工具在慢性阻塞性肺病为了告知临床医生很多功能方面和总体结果(52]。
作为我们组之前的一项研究显示,虽然没有正式的演示(15独立),呼吸困难可能影响步态通过分享认知功能的神经网络。在目前的研究中,实验性诱导呼吸困难增加时间来执行拖轮所有神经心理测试和持续影响认知测试,特别是对于主题开始呼吸与加载的实验条件。事实上,双任务实验范式状态,同时执行两个任务可能会对彼此产生负面影响当他们都依赖于类似的皮质网络(53),作为证明。呼吸困难的影响时间执行拖轮测试从基线(+ 8.4%)和神经心理测试在我们的审判很大,尤其是当考虑到只有受过高等教育的年轻受试者包括在内。从一大群最近的证据也表明,具有挑战性的步速与并发认知任务可能代表一个敏感标记在年轻受试者评估大脑健康和认知功能。这需要反思运动和步态速度,不仅作为老年脆弱指数还代理年轻受试者大脑功能状态的标志或慢性呼吸道疾病患者。例如,在病人幸存的慢性阻塞性肺病的恶化,开发一个测试挑战步态速度与呼吸负荷在出院告知临床医生对患者更有可能存在或发展不良的认知。临床医生会因此注意哪些病人可怜的坚持治疗的风险,因此会在重新接纳的风险增加(54]。
当前观察呼吸困难与执行功能差,注意力和处理速度与以往研究结果显示,慢性呼吸道疾病与认知障碍有关。然而,它一直报道,其他中间因素,如改变血液气体(5,55),降低肺功能(11,56),持续吸烟(57),血管疾病(10,58,59),海马体积和炎症mediator-related神经损伤(60,61年),负责本协会与认知。肺功能障碍和疾病严重程度并不完全解释认知障碍的发展,我们的发现扩展当前的知识通过强调,呼吸困难本身独立与运动和认知在似是而非的因果关系。
减轻呼吸困难持续改进的运动和认知的所有神经心理测试在我们的研究中,提出一个可能的学习效果。然而,这种观察也表明,解决慢性或持久的呼吸困难综合症与特定的治疗,除了治疗潜在的呼吸状态,也可以改善结果(62年,63年]。
慢性阻塞性肺病中的dyspnoea-inactivity恶性循环模型现在支持通过真实数据弥合差距在我们的知识通过识别呼吸困难作为主要端点在一连串的事件导致残疾64年,65年]。还需要更多的研究来确定认知功能障碍站在这一连串的事件和特定的干预是否呼吸困难本身可能逆转恶性循环。目前,鸦片是唯一的以证据为基础的药物治疗目标呼吸困难。速吗啡可以提高锻炼呼吸困难和锻炼耐力的很大一部分慢性阻塞性肺病晚期疾病患者(66年]。我们的发现可能支持的观点这样的治疗也会影响运动和认知而呼吸力学不变,从而明确示范,呼吸困难对认知功能的影响。
我们的研究有一些潜在的局限性。首先,我们没有评估修改大脑活动的脑电图或功能核磁共振成像,我们评估动脉二氧化碳张力(也没有P华2在实验)或其代理。事实上,我们认为使用一个随机试验的实验性诱导呼吸困难将提供足够的证据推断,呼吸困难对认知和运动的影响。现在牢固确立,呼吸加载修改呼吸相关大脑皮层活动(67年- - - - - -71年),最近的证据表明,这样的修改与认知能力受损(VENTIPSY试验:NCT03095729;t . Similowski教授个人沟通)。此外,呼吸系统有一个非凡的能力对抗外部机械载荷应用于正常范围内维持肺泡通气(72年]。其次,我们的研究结果不能全面老年人慢性呼吸道疾病,在呼吸困难的强度四10已经临床相关的73年]。事实上,我们特别关注高功能的年轻人。有趣的是,很容易人为引起认知障碍的年轻健康的大脑与呼吸的简单方法加载,这当然应该开放研究途径致力于探索老年人呼吸困难和认知之间的互动。第三,导致急性呼吸困难是在安全的实验环境,并不能反映与呼吸道疾病相关的慢性疾病。因此,我们的结果可能不能反映之间的交互的生理,心理,社会和环境因素参与二次生理和行为反应耐火材料在临床呼吸困难。
结论
急性实验性呼吸困难可以可逆地对运动产生负面影响和认知神经基质具有挑战性的共享。这些发现挑战目前的理解non-respiratory慢性呼吸道疾病的症状,并将提供一个理由未来临床干预旨在改善运动和认知关注减轻呼吸困难。
补充材料
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确认
作者要感谢迷迭香苏丹(自由技术编辑)编辑援助。
脚注
这篇文章一篇社论评论:https://doi.org/10.1183/13993003.01096 - 2020
可以从本文的补充材料www.qdcxjkg.com
本研究注册临床试验:求解ID 2016 - 00807。的数据支持本研究的发现可以从相应的作者,丹•阿德勒在合理的请求。
作者的贡献:d Lawi:学习概念和设计,采集的数据,分析和解释数据,起草的手稿。大肠Dupuis-Lozeron:研究概念和设计、分析和解释数据,重要手稿修改。g·贝瑞:学习概念和设计,采集的数据,关键的修订手稿。g . Allali:研究和设计概念,解释数据,重要手稿修改。t . Similowski:研究和设计概念,解释数据,关键的修订手稿。d·阿德勒:研究概念和设计、分析和解释数据,起草和修订手稿至关重要。
利益冲突:d Lawi没有披露。
利益冲突:大肠Dupuis-Lozeron没有披露。
利益冲突:g·贝瑞没有披露。
利益冲突:g . Allali没有披露。
利益冲突:t . Similowski报告个人费用和非金融支持法国诺华;个人费用来自阿斯利康法国,法国勃林格殷格翰的发言,葛兰素史克法国,法国TEVA,基耶西,法国Lungpacer inc .和ADEP援助;从液化空气集团医疗系统和赠款,在提交工作。
利益冲突:d·阿德勒报告赠款从日内瓦肺联盟(批准号73732),在进行这项研究的。
支持声明:这项研究是由日内瓦肺联盟(批准号73732)。资金信息,本文已沉积的Crossref资助者注册表。
- 收到了2020年1月15日。
- 接受2020年3月24日。
- 版权©2020人队