Summary
Le test de presseur à froid est une tâche classique d’induction de stress utilisée dans un large éventail de recherches examinant la relation entre le stress et la cognition, l’émotion et le comportement. Dans cet article, une alternative pratique et polyvalente au test traditionnel de presse à froid est présentée: l’enveloppe du bras de presse à froid.
Abstract
Récemment, la recherche sur la relation entre le stress et la cognition, l’émotion et le comportement a considérablement augmenté. Ces progrès ont permis de mieux comprendre des questions importantes allant de la nature de l’influence du stress sur la dépendance1 au rôle du stress dans les changements neuronaux associés aux altérations de la prise de décision2,3. Cependant, à mesure que les sujets examinés par le domaine évoluent, les méthodologies impliquées doivent également évoluer. Dans cet article, une alternative pratique et efficace à une technique classique d’induction de stress, le test de presseur à froid (CPT), est présentée: l’enveloppe du bras de presseur à froid (CPAW). Cpt implique généralement l’immersion de la main dominante d’un participant dans l’eau glacée pendant une période de temps4. La technique est associée à une activation robuste de l’axe sympatho-adrédullaire (SAM) (et à la libération de catécholamines; par exemple adrénaline et noradrénaline) et à une activation légère à modérée de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) avec une libération glucocorticoïde associée(par exemple cortisol). Bien que le CPT ait été utilisé dans un large éventail d’études, il peut être peu pratique de l’appliquer dans certains environnements de recherche. Par exemple, l’utilisation d’eau pendant l’imagerie par résonance magnétique (IRM) plutôt qu’avant celle-ci peut endommager l’équipement sensible et coûteux ou interférer avec l’acquisition du signal d’IRM. La CPAW est une alternative pratique et efficace au CPT traditionnel. Composée d’une liste polyvalente de composants peu coûteux et faciles à acquérir, la CPAW utilise des gelpacs sûrs par IRM refroidis à une température similaire à celle de la CPT plutôt que de l’eau réelle. Il est important de noter que la CPAW est associée à des niveaux d’activation de la SAM et de la HPA comparables à ceux de la CPT, et peut facilement être appliquée dans divers contextes de recherche. Bien qu’il soit important de maintenir des protocoles de sécurité spécifiques lors de l’utilisation de la technique, ceux-ci sont faciles à mettre en œuvre si prévu. La création et l’utilisation du CCRC seront discutées.
Introduction
L’exposition au stress est associée à l’activation de deux systèmes biologiques sensibles au stress : les axes hypothalamo-hypophyso-surrénaliens (HPA) et sympatho-adrenomedullary (SAM)5. Lorsque le stress est d’une intensité suffisante pour perturber l’équilibre homéostatique d’un organisme, sam déclenche rapidement une activité accrue dans la branche sympathique du système nerveux autonome (ANS). Ceci est associé à la libération de catécholamines (par exemple, l’adrénaline et la noradrénaline; CA) de la médulle adrénale et des bornes sympathiques de nerf. Des niveaux accrus de ces produits chimiques excitateurs sont associés à des élévations de la fréquence cardiaque et de la pression artérielle qui caractérisent la réponse classique « combat ou fuite »6. Bien que l’activation ultérieure de l’ANS parasympathique finira par inhiber cette excitation, les neurones CA ascendants interfaçage avec les structures du tronc cérébral contribuent à une activation plus lente de l’HPA via l’hypothalamus et à une éventuelle libération glucocorticoïde(c’est-à-dire le cortisol chez l’homme) du cortex surrénalien7. Il sera essentiel de comprendre la relation entre la modalité de stress et la dynamique spécifique de la réponse au stress elle-même à mesure que la recherche sur la relation entre le stress et les corrélats neuronaux de divers processus psychologiques(par exemple, la mémoire, l’apprentissage et la prise de décision) progressera.
Plusieurs tâches d’induction du stress ont été développées pour une utilisation dans la recherche en laboratoire. En général, ceux-ci peuvent être classés comme systémiques(c’est-à-direreprésentant une réponse réflexive à une menace directe pour l’équilibre homéostatique) ou processifs/psychogènes (c.-à-d. nécessitant un traitement et une évaluation du cerveau antérieur avant l’engagement de la réponse au stress)8. Notamment, ces deux modalités de stress distinctes Fare associé à des modèles différentiels d’activation SAM et HPA. Le test de presseur à froid (CPT) est un moyen courant et bien validé d’induire un stress systémique impliquant l’immersion de la main dominante d’un individu dans l’eau glacée (généralement entre 0 et 5 °C) pendant une période de temps4,9,10. Cpt a été utilisé dans un large éventail de recherches examinant l’influence du stress sur la mémoire11-13,l’apprentissage14,et la prise de décision15-17. Les études utilisant le CPT comme moyen d’induction du stress ont cependant donné des résultats mitigés en termes de réactivité au cortisol. Dans l’ensemble, des augmentations légères à modérées du cortisol ont été observées après cpt13,18,19,bien que l’activation sam soit robuste et fiable4,20. En revanche, les facteurs de stress processifs de laboratoire tels que le Trier Social Stress Task (TSST)21,22, au cours duquel les participants donnent un discours de 5 minutes suivi de 5 minutes de calcul mental tout en étant regardés et / ou enregistrés sur bande vidéo, ont été associés à des augmentations de deux à trois fois du cortisol23.
Pour maximiser l’activation de la SAM et de la HPA, certains chercheurs ont adopté l’approche consistant à combiner la CPT avec des composantes d’évaluation sociale similaires à celles présentes dans le TSST. Par exemple, dans le test de presse à froid évalué socialement (SECPT), les participants sont invités à effectuer un CPT traditionnel tout en étant enregistrés sur bande vidéo et regardés par un expérimentateur24. De même, le test de résistance aiguë de Maastricht intègre le SECPT aux composantes de prise de parole en public et de calcul mental du TSST25. Bien que ces approches représentent un pas en avant significatif dans la recherche sur le stress, il reste important d’examiner l’influence spécifique, et potentiellement dissociable, de l’activation de SAM et hpa sur les corrélats neuronaux du comportement, de la cognition et des émotions. Malheureusement, le CPT, qui implique de l’eau, est souvent peu pratique à réaliser dans les études impliquant l’imagerie par résonance magnétique (IRM) à moins qu’elles ne soient terminées avant l’entrée dans l’IRM elle-même. Par exemple, l’eau déversée peut constituer une menace pour l’équipement d’IRM sensible et coûteux(par exemple, la bobine de tête) et peut interférer avec le signal IRM en raison de sa densité élevée de protons26. Ainsi, à mesure que la recherche impliquant le CPT s’étend vers une utilisation dans des contextes de neuroimagerie, des modifications à la procédure CPT traditionnelle sont nécessaires. À cette fin, une alternative est proposée - l’enveloppe de bras de presse à froid (CPAW).
Plutôt que l’immersion des mains dans de l’eau glacée, le CPAW implique un enveloppement de bras composé de gelpacs sûrs par IRM refroidis à une température similaire à celle du CPT traditionnel. Il peut être attaché à l’avant-bras et à la main d’un participant, et est facilement retiré à sa demande. De plus, la CPAW est polyvalente dans sa composition à partir d’une simple collection de composants communs. Il est important de noter que d’autres préoccupations en matière d’innocuité existent dans l’utilisation du CPAW, car il peut potentiellement être refroidi à une température beaucoup plus basse que l’eau liquide. Cela dit, ceux-ci peuvent être comptabilisés avec un minimum d’effort de la part du chercheur. L’entreposage et l’utilisation appropriés du CCRC seront démontrés en accordant une attention particulière aux protocoles de sécurité.
Protocol
1. Création du CCRC
Remarque : le CPAW est polyvalent dans ses composants et sa construction. Bien que ce protocole représente l’approche adoptée par l’auteur, d’autres approches sont possibles.
- Fixez deux à trois morceaux de Velcro (chacun d’environ 4 in x 1 in) à chacun des deux gelpacs (6 in x 12) à l’aide de ciment en caoutchouc, également espacés. Laisser sécher 24 heures sur 24.
- Obtenir un morceau de tissu épais d’environ 12 po x 16 po, plier en deux dans le sens de la longueur. L’exemple 6 in x 12 en gelpacs s’exécutera dans le sens de la longueur le long de chaque moitié interne du tissu plié.
- Fixez le côté complémentaire de chaque pièce velcro (à partir de l’étape 1.1) sur les côtés intérieurs du tissu, espacés de manière à ce qu’ils correspondent au placement du Velcro sur les gelpacs. Du ciment en caoutchouc ou une aiguille et un fil peuvent être utilisés. Cela permettra d’enlever facilement les gelpacs pour le nettoyage et de les rattacher pour le stockage.
- Obtenez deux plus gros morceaux de Velcro (environ 2 in x 10 in). séparer. Couper un côté à environ un quart de sa taille d’origine (et jeter le reste) tout en gardant l’autre à la taille d’origine 2 dans x 10.
- Fixez le petit morceau de Velcro à l’avant et à l’arrière de la partie extérieure du tissu du même côté. Enfin, fixez la partie la plus longue du Velcro aux emplacements analogues sur la partie extérieure du côté opposé du tissu. Une fois cela terminé, il devrait être possible d’envelopper le tissu autour de son avant-bras et de sa main et de le fixer en place à l’aide des sangles Velcro.
2. Utilisation et précautions de sécurité de la CPAW
- Informer les participants aux études utilisant la CPAW à plusieurs reprises, pendant leur consentement et avant l’administration de la CPAW, qu’ils sont libres de se retirer et de mettre fin à la procédure à tout moment. Trois énoncés de retrait distincts sont recommandés. De plus, soyez prêt à mettre fin à la procédure si le participant devient en détresse.
- Exemple de texte d’instruction: "Dans cette étude, nous pouvons vous demander de participer à une procédure de stress qui consiste à placer un enveloppement de bras fait de gelpacs froids à votre bras pendant une période de temps. L’enveloppe est conçue pour être stressante et sera donc très inconfortable. Il est important que vous compreniez que c’est votre droit de mettre fin à la procédure et d’expérimenter à tout moment pour quelque raison que ce soit, que l’enveloppe du bras soit actuellement sur votre bras ou non. Pour ce faire une fois dans l’IRM, vous pouvez me dire verbalement, vous pouvez donner un coup de pied vigoureusement, ou si nécessaire, vous pouvez utiliser la balle de compression d’urgence que nous vous donnerons. Est-ce que tu comprends? Êtes-vous prêt à continuer? Par la suite, il est conseillé de rappeler deux fois de plus au participant avant l’IRM avec la déclaration, "Rappelez-vous, nous allons enlever l’enveloppe du bras et mettre fin à l’expérience à votre demande à tout moment« .
- Conservez la CPAW dans un congélateur avec une température soigneusement surveillée. Si le congélateur ne peut pas être assailli à une température spécifique(par exemple entre 0 et 5 °C) et qu’il est inférieur à 0 °C, laissez le temps à la CPAW de se réchauffer à une température sûre (pas moins de 0 °C) après l’avoir retiré de l’entreposage. Sinon, il est possible qu’un participant éprouve une brûlure à froid.
- Avant d’employer cpaw, couvrir les gelpacs avec une couche de bâche en plastique pour éviter le contact direct entre gelpacs et la peau du participant. Mesurez la température de surface de chaque gelpac (recouvert par la bâche en plastique) à l’aide d’un thermomètre infrarouge à deux ou trois endroits sur toute sa longueur pour assurer une température sécuritaire. Si la température est trop basse, prévoyez plus de temps pour passer et mesurez à nouveau.
- Lorsque la température souhaitée est atteinte, enroulez la CPAW autour de l’avant-bras des participants et fixez-la à la main en place avec les sangles Velcro susmentionnées. Laissez la CPAW en place pendant la période de temps souhaitée (2 min sont recommandées). Retirez-le immédiatement à la demande du participant ou après l’expiration de ce délai.
Representative Results
La CPAW a été utilisée dans une étude publiée précédemment examinant l’influence du stress aigu sur le traitement de la récompense neuronale alors que les participants subissaient une IRM fonctionnelle27. Trente-deux participants (16 femmes, 16 hommes; âge moyen = 23,41 ans, années d’écart-type = 4,07) ont été répartis au hasard entre les sujets à un groupe témoin de stress cpaw ou aucun (un enveloppement de bras composé de serviettes à température ambiante). Un échantillon salivaire de cortisol de ligne de base a été acquis au début du protocole suivi de CPAW (ou d’aucune application de contrôle d’effort) pendant la minute 2, après quoi une tâche comportementale de 10 minutes a été exécutée. Après la première tâche comportementale, ce modèle a répété - un deuxième échantillon de salive a été acquis, suivi de CPAW (ou d’aucun contrôle d’effort) pendant 2 minutes, et d’une deuxième tâche comportementale de 10 minutes. Un troisième échantillon de salive a été acquis après la deuxième tâche comportementale. Dans un questionnaire post-expérimental, on a demandé aux participants de déclarer des évaluations subjectives du stress perçu, y compris la façon dont l’enveloppement du bras les faisait se sentir (du bon au mauvais) et à quel point l’expérience était stressante (de haut en bas) sur une échelle de Likert de 7 points.
Comparativement au groupe sans stress, les participants qui ont connu l’EMBA ont signalé que l’enveloppement du bras se sentait significativement plus stressant, t(30) = 3,46, p< 0,01, d = 1,22, et comme se sentant significativement pire, t(30) = 4,42, p< 0,001, d = 1,56. Trois participants ont été exclus de l’analyse du cortisol salivaire, un en raison d’échantillons corrompus et deux en raison d’une incapacité à prélever des échantillons pendant l’expérience. Ainsi, des analyses finales du cortisol ont été effectuées sur 29 des 32 participants (13 aucun contrôle du stress, 16 CPAW). L’aire sous la courbe par rapport à l’augmentation (ASCI)a été calculée à l’aide de la méthode trapézoïdale pour les deux groupes (voir le tableau 1 pour le cortisol salivaire moyen de chaque échantillon par groupe expérimental en nmol/L)28. Un test t indépendant unidirectionnelle entre l’absence de contrôle des contraintes et le groupe CPAW AUCI a indiqué une augmentation significative du cortisol salivaire pour le groupe CPAW, t(27) = 1,78, p< 0,05, d = 0,69 (voir figure 1). Seuls deux participants présentaient un mouvement de la tête supérieur à un voxel(c.-à-d.3 mm), mais tous deux faisaient partie du groupe sans contrainte. Aucun participant ne s’est retiré de l’étude en raison de l’exposition au CCRC. L’analyse préliminaire d’un ensemble de données supplémentaire fournit un soutien convergent de l’efficacité de la CPAW en termes d’activation de la SAM(c’est-à-dire la conductance cutanée)29. Vingt-huit participants (14 femelles, 14 mâles ; âge moyen = 21,18 ans, années d’écart-type = 2,97) ont exécuté un enveloppement de bras de contrôle d’effort (comme ci-dessus) pendant 2 minutes suivies d’une tâche comportementale de 15 minutes. Après cela, ils ont exécuté le CPAW pendant 2 minutes, suivi d’une deuxième tâche comportementale de 15 minutes (tous les within-subjects). Les niveaux de conductance cutanée (SCL) ont été mesurés lors de chacune des expositions à l’enveloppement du bras (pas de contrôle du stress alors CPAW) à l’aide d’un module BIOPAC et analysés à l’aide du logiciel AcqKnowledge. La forme d’onde SCL moyenne de chaque enveloppement de bras de 2 min a été calculée (en microsiemens, μs) et normalisée à l’aide d’une transformation racine carrée30. Un test t apparié a indiqué une LCC significativement élevée pendant l’exposition cpaw au-dessus de l’absence de contrôle de contrainte, t(27) = 5,49, p< .001, d = .65 (voir figure 2).
Tableau 1. Niveaux moyens de cortisol salivaire dans nmol/L à la ligne de base, après l’exécution de la tâche 1, et après la tâche exécuter 2 pour CPAW et aucun groupe témoin de stress (moyen ± SEM). Adapté de Porcelli et al. 27 avec permission. Cliquez ici pour agrandir l’image.
Figure 1. Zone de cortisol salivaire sous la courbe par rapport à l’augmentation (AUCI)pour CPAW et aucun groupe témoin de stress. Des valeurs négatives d’AUCI, qui indiquent une diminution nette en cortisol salivaire, ont été maintenues comme « index de diminution »28. Adapté de Porcelli et al. 27 avec permission. Cliquez ici pour agrandir l’image.
Figure 2. Niveaux moyens de conductance cutanée transformés à racine carrée (en microsiemens; μs) pendant l’enveloppement du bras de contrôle du stress ou sans enveloppement du bras. Cliquez ici pour agrandir l’image.
Discussion
Dans cet article, une alternative au test traditionnel de presseur à froid a été démontrée - l’enveloppe du bras de presse à froid. La CPAW est une procédure qui produit des réponses au stress psychophysiologiques et neuroendocrines comparables à celles du CPT. Plus précisément, des augmentations robustes de l’activation de la SAM(c’est-à-diredes SNA sympathiques) et des augmentations légères à modérées de l’activité de l’HPA(c’est-à-diredu cortisol) ont été observées. Le CPAW peut être créé à partir d’une gamme de composants couramment trouvés et constitue une alternative viable au CPT traditionnel (à base d’eau). Un autre avantage du CPAW est qu’il peut être facilement utilisé dans des contextes de recherche où il pourrait être peu pratique, voire irréalisable, d’utiliser le CPT(par exemple l’IRM).
Comme mentionné précédemment, la CPAW exige des précautions de sécurité supplémentaires au-delà de celles associées à la CPT. Les critères d’exclusion (largement partagés par la CPT) devraient inclure: l’urticaire froide, la maladie de Reynaud, l’anévrisme, la grossesse, les antécédents de maladie cardiovasculaire, le diabète, la maladie rhumatologique chronique et les anomalies de la pression artérielle non traitées. Étant donné que la CPAW peut potentiellement être refroidie à des températures dangereuses inférieures à celles de l’eau liquide, une mesure stricte de la température avant l’application est essentielle pour éviter le risque de blessure des participants. Comme l’appareil est physiquement fixé au bras du participant, il est essentiel qu’il soit clair à plusieurs endroits qu’il peut mettre fin à la procédure à tout moment à sa demande. De plus, l’expérimentateur doit être prêt à mettre fin à la procédure si le participant devient en détresse. Ainsi, la procédure exige que le chercheur soit vigilant sur plusieurs fronts.
Il existe plusieurs limites à l’utilisation du CCRC. Par exemple, dans le contexte des études d’IRM, une IRM de court alésage peut être nécessaire, car la fixation du CCRC à un bras des participants pourrait ne pas être possible dans une IRM de long alésage. Cela dit, l’adaptation de la CPAW pour une utilisation sur un pied ou une jambe est possible et serait compatible avec une configuration à long alésage. Le titrage de la température cpaw à une température très précise est également difficile. La recherche indique que des écarts de même 2 °C sont associés à des variations du temps de tolérance et des cotes de douleur31. Pour éviter cela, il est conseillé d’utiliser un congélateur qui peut être refroidi à une température spécifique. De plus, il est conseillé d’avoir un deuxième CPAW disponible si l’appareil sera utilisé plusieurs fois de suite (pour éviter qu’il ne soit réchauffé au-delà de la température souhaitée). Bien que, dans les résultats représentatifs, l’utilisation de l’IRPC n’ait pas été associée à une augmentation du mouvement de la tête, les chercheurs devraient accorder une attention particulière au mouvement de la tête dans le cadre de l’IRMf - surtout si l’IFPC est appliquée pendant (plutôt qu’avant) le balayage de l’IRMf. Bien que les cotes de stress subjectives, l’HPA et l’activation de sam suggèrent que CPAW est un facteur de stress efficace comparable au CPT traditionnel, les recherches futures devraient se concentrer sur la comparaison soigneuse de l’étendue de l’activité HPA et SAM avec celle évoquée par le CPT traditionnel ainsi que d’autres indices physiologiques(par exemple, la fréquence cardiaque et la pression artérielle).
Disclosures
Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts.
Acknowledgments
Merci à Mauricio R. Delgado, Stephanie R. Potts et William T. McCuddy. L’acquisition des données représentatives a été financée par le National Institute on Drug Abuse à MRD (R01DA027764)
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
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