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Article de méthode

Mesurer les niveaux de stress biophysique et psychologique après la visite à trois endroits avec des niveaux différents de la nature

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DOI :

10.3791/59272

⸱

19 juin 2019

 ,  ,  , 
1School of Kinesiology and Recreation, Illinois State University, 2Department of Recreation, Park, and Tourism Studies, Indiana University, 3Department pf Environmental and Occupational Health, School of Public Health-Bloomington, Indiana University

Dans cet article

Résumé

Le but de cet article est d'identifier les changements dans les niveaux de stress après la visite à trois contextes différents et de décrire les méthodes utilisées pour identifier les niveaux de stress basés sur des mesures de cortisol salivaire, d'amylase et d'une auto-déclaration psychologique. instrument.

Résumé

La visite à des environnements naturels a été liée à la réduction du stress psychologique. Bien que la plupart des recherches liées au stress se soient appuyées sur des formats d'auto-déclaration, un nombre croissant d'études intègrent maintenant des hormones et des catalyseurs biologiques liés au stress, comme le cortisol et l'amylase, pour mesurer les niveaux de stress. Présenté ici est un protocole pour examiner les effets sur les niveaux de stress biophysique et psychologique après la visite à trois endroits différents avec des niveaux différents de la nature. Les niveaux de stress psychologique biophysique et autodéclaré sont mesurés immédiatement après l'entrée dans les endroits sélectionnés et juste avant que les visiteurs ne quittent le site. À l'aide d'une méthode de « bave », la mesure biophysique consiste en des échantillons de salive de 1 à 2 ml fournis par les sujets de l'étude à leur entrée dans l'un des trois endroits de l'étude. Comme le prescrit la littérature existante, la salive est recueillie dans un délai de 45 minutes suivant la fin de l'engagement du visiteur à l'endroit. Après la collecte de salive, les échantillons sont étiquetés et transportés à un laboratoire biologique. Le cortisol est la variable biophysique d'intérêt dans cette étude et mesurée à l'aide d'un processus ELISA avec un lecteur de plaque TECAN. Pour mesurer le stress autodéclaré, le Questionnaire sur le stress perçu (PSQ), qui fait état de niveaux d'inquiétude, de tension, de joie et d'exigences perçues. Les données sont recueillies sur les trois sites en fin d'après-midi jusqu'en début de soirée. Si l'on les compare dans les trois contextes, les niveaux de stress, mesurés à la fois par les marqueurs biologiques et les auto-rapports, sont significativement plus faibles après la visite dans le cadre le plus naturel.

Introduction

Les niveaux élevés de stress ont longtemps été liés à de nombreux problèmes de santé graves tels que les maladies cardiaques, l'obésité et les troubles psychologiques1,2,3. De plus en plus de recherches suggèrent que la proximité ou la visite de milieux naturels tels que les parcs et les paysages non développés peut avoir un effet remarquable sur le bien-être psychologique et la diminution des niveaux de stress1,4, 5,6,7,8,9,10. Les explications des effets des milieux naturels et des niveaux de stress ont inclus ce qui suit : (1) les milieux naturels fournissent des lieux pour l'activité physique8,11 et (2) les visiteurs aux environnements naturels ont la capacité de se concentrer sur plus de processus de pensée non-tâche, conduisant ainsi à une réduction de la fatigue de l'attention12. Pour déterminer les effets de la nature sur la réduction du stress, cette étude utilise une auto-déclaration du stress psychologique (PSQ) et deux biomarqueurs à base de salive, le cortisol et l'amylase, après la visite de trois sites de loisirs différents. Ces emplacements varient selon leur niveau de « naturel » et comprennent un cadre de type sauvage, un parc municipal et des installations locales de conditionnement physique et de loisirs.

Cette étude vise à répondre aux questions de recherche suivantes : (RQ1) Y a-t-il des différences dans les niveaux de stress biophysique mesurés par le cortisol salivaire et l'amylase par rapport aux trois sites (c.-à-d. naturels, semi-naturels, construits)? (RQ2) Y a-t-il des différences dans les niveaux de stress psychologique mesurés par le PSQ (manifestés par quatre constructions : demandes, soucis, tension et joie) par rapport aux trois sites (c.-à-d. naturels, semi-naturels, construits)?

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Protocole

Cette étude suit les politiques et les lignes directrices du Human Research Protection Program of Indiana University Institutional Review Board.

1. Sélection de localisation

  1. Sélectionnez le nombre de sites (n) en fonction des différents niveaux de nature.
    REMARQUE: Nous avons choisi trois sites pour notre travail. À l'aide d'un continuum fondé sur des niveaux de « naturel », le site A était considéré comme le plus naturel et comprend environ 1 200 acres de crêtes boisées bordant un lac et se trouve dans une forêt à feuilles caduques. Les activités les plus courantes comprennent la marche et l'observation de la faune. Le site B était un parc municipal de 33 acres comprenant des sentiers pédestres, des lieux de rassemblement, des terrains de jeux et des terrains de terrain ouverts pour des activités récréatives causales. Le site C était un centre d'exercice intérieur urbain avec le plus faible niveau de naturel. Les trois sites sont relativement proches d'une ville de taille moyenne (population estimée à 46 000 habitants) dans le Midwest des États-Unis.

2. Dépistage et préparation des participants

  1. Compléter le recrutement des participants avant que les sujets ne s'engagent dans des expériences récréatives.
    REMARQUE : Pour les sites A et B, les sujets ont été abordés par le chercheur dans le stationnement de l'entrée du parc. Pour le site C, les sujets ont été approchés à la réception de l'installation d'exercice à l'intérieur. Pour contrôler les différences de type d'activité, les sujets recrutés pour les sites A et B étaient principalement en randonnée, tandis que pour le site C, l'activité principale était la course ou la marche sur la piste intérieure.
  2. Pendant le recrutement, rappelez aux sujets de se conformer aux lignes directrices relatives à la collecte d'échantillons de cortisol salivaire. Ils ne doivent pas manger ou boire 10 minutes avant de fournir des échantillons de salive.
    REMARQUE : Il convient de noter que dans ce cas, les échantillons de salive n'ont pas été normalisés pour le volume ou la dilution (concentration) - c'est-à-dire si les participants étaient suffisamment hydratés et/ou si l'hydratation a changé entre les collections de l'échantillon.
  3. Donnez des brassards rouges (ou des vêtements équivalents) à chaque participant pour permettre une identification facile lors de l'émergence à la fin de ses engagements.
  4. Attribuez un allotissement de 30 à 40 min afin que tous les sujets des trois sites passent un temps similaire dans chaque site. Exclure les sujets qui passent beaucoup plus ou moins de temps que le reste de l'échantillon.
  5. Maintenez le type d'activité engagé cohérent.
    REMARQUE : Dans ce cas, l'activité « moyenne » était la marche ou la randonnée. Les sujets qui se livraient à des activités sensiblement différentes de la marche ou de la randonnée ont été exclus de l'échantillon. Par exemple, les sujets qui pêchaient, pique-niquent ou soulevaient des poids n'étaient pas inclus dans les échantillons respectifs.

3. Conditions et conception expérimentale

  1. Utilisez une conception quasi expérimentale de pré-test/post-test.
  2. Après avoir identifié les sujets et après leur accord de participer, demandez à chaque sujet de lire et de signer un formulaire de la CISR expliquant la nature volontaire, le but et les procédures de l'étude.
  3. Après ce processus, donnez aux sujets un vêtement (p. ex., brassard rouge) pour une identification future et obtenez des mesures physiologiques et psychologiques des niveaux de stress (c.-à-d. PSQ, 1-2 ml de salive qui est crachée ou bavée dans un tube à essai). Recueillir des échantillons de la fin de l'après-midi au début de la soirée.
    REMARQUE : Ces données ont été recueillies par les chercheurs 1) juste avant que les sujets n'entrent dans le site et 2) immédiatement après la fin de la visite sur le site.

4. Échantillons de salive

  1. Pour éviter la dilution de l'échantillon, demandez aux sujets de ne pas manger, boire ou rincer la bouche 10 min avant de fournir des échantillons de salive.
  2. Demandez aux sujets de fournir des échantillons de salive de 1 à 2 ml (à l'exclusion de la mousse) juste avant l'expérience récréative et immédiatement après la conclusion de l'expérience.
  3. Recueillir des échantillons de salive à l'aide d'une méthode passive de bave :
    1. Fournir aux sujets un 2 dans la paille potable en plastique pour baver dans un cryovial de 2 ml (voir tableau des matériaux).
    2. Instruire les sujets pour permettre à la salive de s'enclenfrer dans leur bouche, puis baver la paille et dans le cryovial. Selon le Saliva Collection and Handling Advice (2011), 1 mL (hors mousse) est suffisant pour la plupart des tests.
    3. Étiqueter les échantillons avec un numéro d'iD à 3 chiffres (c.-à-d. 001) et une lettre indiquant le moment de la collecte de données (c.-à-d. A représente le pré-test, B représente le post-test; lorsque 001A représente l'échantillon de salive fourni par le participant 001 avant d'effectuer le l'expérience récréative).
    4. Une fois l'échantillon recueilli et étiqueté, il doit ensuite être conservé congelé temporairement dans une boîte de mousse stéroïde pleine de glace sèche pendant au plus 2 h.
    5. Transporter les échantillons marqués dans un laboratoire et les stocker à -80 oC jusqu'à ce qu'ils soient analysés.

5. Quantification de l'amylase

REMARQUE : Dans cet état d'œil, l'hydrolyse de l'amylase est 2-chloro-p-nitrophenyl-D-maltotrioside à 2-chloro-nitrophenol et forme le glucose, le 2-chloro-p-nitrophenyl-D-maltoside, la maltotriose et le glucose. La réaction est surveillée à une absorption de 405 nm, ce qui correspond à l'activité de l'amylase dans l'échantillon. Cet analyse démontre la linéarité entre 0 et 2000 U/L.

  1. Matériaux
    1. Utilisation d'un ensemble de réactifs d'amylase liquide (voir Tableau des matériaux)pour quantifier l'amylase dans les échantillons de salive. Tous les réactifs sont fournis sous forme de liquides prêts à l'emploi et stockés à 0-4 oC.
    2. Utilisez un lecteur multimode (voir Tableau des matériaux)capable de lire une densité optique à 405 nm avec une température contrôlée à 37 oC pendant l'essai.
  2. analyse
    1. Décongeler les échantillons sur la glace avant l'analyse.
    2. Diluer les échantillons 1:10 avec 1x PBS (10 l de salive et 90 l de PBS).
    3. Analysez chaque échantillon en double.
    4. Équilibrez le réactif d'amylase à 20-25 oC pendant au moins 30 min.
    5. Ajouter 0,1 ml de réactif d'amylase à une microplaque de 96 puits pour chaque échantillon.
    6. Pré-incuber la microplaque à 37 oC pendant un minimum de 5 min.
    7. Ajouter 2,5 l de l'échantillon au réactif d'amylase.
    8. Prenez une première lecture après 60 s.
    9. Continuer les lectures tous les 60 s pour un supplément de 2 min.
    10. Calculer la différence moyenne d'absorption par minute ('Abs/min).
  3. calcul
    1. Pour calculer l'activité d'amylase, utilisez la formule suivante :
      figure-protocol-1
      Où l'abs/min change la différence d'absorption par minute; TV - volume total d'assay (0.1025 mL); 1 000 euros de conversion de U/mL en U/L ; MMA - absorptivité millimolaire de 2-chloro-p-nitrophenol 12,9; SV - volume d'échantillon (0,0025 ml); et LP et voie de lumière (1 cm). Remplacement donne:
      figure-protocol-2
      Par conséquent, multipliez les Abs/min par 3178x le facteur de dilution (10) pour obtenir l'amylase en U/L.
    2. Pour les échantillons au-dessus de 2000 U/L (linéarité d'analyse) diluent davantage (au moins 2x à l'aide de PBS) et re-analyse, puis multipliez le résultat de l'amylase par le facteur de dilution supplémentaire.

6. Quantification du cortisol

REMARQUE: Dans cet essai, le cortisol libre est quantifié dans la salive à l'aide d'une courbe standard de cortisol. Des normes et des échantillons dilués sont ajoutés à une plaque de microtiter qui est pré-enduite d'un anticorps. Un conjugaison cortisol-peroxidase est ajouté aux puits, suivi de l'ajout d'un anticorps monoclonal au cortisol. La quantité de cortisol/peroxidase conjugué se diminue à mesure que la concentration de cortisol dans l'échantillon augmente.

  1. Matériaux
    1. Utilisez un kit d'immuno-analyse cortisol enzyme (voir Tableau des matériaux) pour quantifier le cortisol dans les échantillons de salive. Tous les réactifs nécessaires à cet émasquage sont inclus dans le kit. Tous les composants du kit sont stockés à 0-4 oC avant d'atteindre la date d'expiration.
    2. Utilisez un spectrophotomètre capable de lire une densité optique (OD) à 450 nm (voir Tableau des matériaux), ainsi qu'un logiciel capable d'utiliser les enregistrements OD du lecteur de plaque pour effectuer un montage de courbe logistique à quatre paramètres (4 PLC).
  2. Préparation du réactif
    1. Laisser tous les réactifs récaler à 20-25 oC pendant un minimum de 30 min.
    2. Diluer le tampon d'assay d'assay de cortisol 1:5 en utilisant l'eau déionisée.
    3. Diluer le tampon de lavage 1:20 à l'aide d'eau déionisée.
      REMARQUE : Les tampons d'astoidis et de lavage sont stables pendant 3 mois lorsqu'ils sont entreposés à 0-4 oC.
  3. Préparation de l'échantillon
    1. Décongeler les échantillons sur la glace avant l'analyse.
    2. Diluer les échantillons 1:10 avec tampon d'analyse de cortisol (20 l de salive et 180 l de tampon) et l'utiliser dans les 2 h suivant la préparation.
  4. Préparation des normes
    1. Étiqueter les tubes à essai en verre #1-#7.
    2. Pipet 225 'L de tampon d'essai dans le tube #1 et 125 'L de tampon dans les tubes #2-#7.
    3. Ajouter 25 L de la solution de bouillon de cortisol au tube #1 et au vortex.
    4. Retirez 125 l de tampon du tube #1 et ajoutez-le au tube #2, puis vortex.
    5. Répétez les dilutions en série pour les tubes #3-#7.
      REMARQUE : Les concentrations finales de cortisol de chaque norme sont indiquées dans le tableau 1.
    6. Les normes doivent être utilisées dans les 2 h suivant la préparation.
standard#1#2#3#4#5#6#7
Volume tampon d'assay (L)225 Annonces125 Annonces125 Annonces125 Annonces125 Annonces125 Annonces125 Annonces
ajoutStock Std (en)#1#2#3#4#5#6
Volume d'addition (L)25 Annonces125 Annonces125 Annonces125 Annonces125 Annonces125 Annonces125 Annonces
Concentration finale (pg/mL)3200en 1600,800 Annonces400 Ans et plus200 Ans et plus100 ans50 Annonces

Tableau 1 : Table de préparation standard de la courbe.

  1. analyse
    1. Utilisez la disposition de la plaque ci-dessous dans la figure 1 comme guide pour configurer la microplaque.
    2. Il est recommandé d'utiliser une pipette multicanal pour l'ajout de réactifs.
    3. Ajouter 50 l d'échantillons ou de normes dans le nombre approprié de puits dans la plaque. Les échantillons et les normes doivent être exécutés en double.
    4. Ajouter un tampon d'ascompte (75 l) dans les puits de liaison non spécifiques (NSB).
    5. Ajouter le tampon d'ascompte (50 l) dans les puits de liaison maximale (B0) et les puits standard zéro (blanc).
    6. Ajouter 25 ll du cortisol conjugué à chaque puits.
    7. Ajouter 25 ll de l'anticorps cortisol à chaque puits, à l'exception des puits NSB.
    8. Appuyez doucement sur le côté de la plaque pour mélanger les réactifs.
    9. Couvrir avec l'étanchéité et secouer à température ambiante (RT) à 20-25 oC pendant 1 h.
    10. Retirer le contenu du puits et rincer chaque puits 4x avec un tampon de lavage (300 l). Appuyez sur la plaque pour sécher sur les serviettes absorbantes entre les lavages.
    11. Ajouter le substrat TMB à chaque puits (100 l).
    12. Incuber la plaque à 20-25 oC pendant 30 min sans secouer.
    13. Ajouter une solution d'arrêt à chaque puits (50 l).
    14. Lisez la densité optique dans chaque puits de la microplaque à 450 nm.
    15. Moyenne des densités optiques pour chaque norme, puis échantillonetre et soustrayez la densité optique moyenne pour les puits NSB.
    16. Calculer le pourcentage lié (B/B0) pour tous les échantillons à l'aide de contrôles de liaison maximale (B0).
    17. Créez une courbe standard à l'aide d'un logiciel capable d'un raccord de courbe de régression logistique à quatre paramètres, calculé à partir de la courbe %B/B0.
    18. Multipliez le résultat par le facteur de dilution (10) pour obtenir des valeurs de cortisol en pg/mL.
    19. Les échantillons dont les densités optiques se situant au-dessus de la norme la plus élevée doivent être dilués davantage avec tampon d'analyse et ré-analysés, puis le résultat devrait être multiplié par le facteur de dilution supplémentaire.

figure-protocol-3
Figure 1 : Exemple de disposition des plaques. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

7. Mesure psychologique (Questionnaire sur le stress perçu)

  1. Mesurer les niveaux psychologiques des sujets à l'aide du PSQ publié par Fliege et coll.13, qui comprend quatre facteurs (inquiétude, tension, tension, joie) et utilise 20 éléments.
  2. Demandez au sujet de remplir le QFP juste avant leur expérience récréative et immédiatement après la conclusion de l'expérience.
  3. Tag questionnaires avec un numéro d'identification à 3 chiffres identique au niveau biophysiologique de chaque sujet de stress.

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Résultats

Description de l'échantillon
Utilisant une technique d'échantillonnage des quotas, cette étude a recruté 35 visiteurs de chacun des trois sites. Au total, 105 sujets ont été recrutés dans cette étude, dont 63 hommes et 42 femmes. L'âge moyen des visiteurs recrutés sur trois sites différents était de 25,9 ans (site A), 37,2 ans (site B) et 28,8 ans (site C). Des fréquences de visites de sujets aux trois sites sélectionnés ont également été enregistrées. Pour le site A et le site C, la majorité des suje...

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Discussion

L'objectif de cette étude est d'identifier les changements potentiels dans le stress à l'aide d'instruments biophysiques et psychologiques après des visites récréatives dans trois milieux différents avec des niveaux différents de la nature. Il a été démontré que le cortisol et l'amylase sont des indicateurs fiables des niveaux de stress psychologique. La procédure d'amylase décrite dans cette étude a été adaptée à un format de puits 96. Lorsque les niveaux d'amylase dans la salive sont élevés, les changements d'absorptio...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs ne déclarent aucun conflit d'intérêts.

Remerciements

Cette étude a été financée en partie par le Programme de subventions de recherche de la faculté (FRGP) parrainé par l'École de santé publique de l'Université de l'Indiana, Bloomington, IN. Les auteurs tenons à remercier la Dre Alison Voight et Melissa Page pour leur aide éditoriale et leurs commentaires constructifs.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Kit d’immunodosage enzymatique du cortisolDetectXK003-H1Le kit d’immunodosage de l’enzyme cortisol est conçu pour mesurer quantitativement la présence de cortisol dans les extraits fécaux séchés, la salive, l’urine, le sérum, le plasma et les échantillons de milieux de culture.
Étiquettes cryogéniques pour le stockage cryogéniqueFisherbrand5-910-AL’adhésif unique résiste aux températures extrêmes
Ensemble de réactifs d’amylase liquide (CNPG3) PointeScientificA7564Pour la détermination cinétique quantitative de l’activité de la &alpha ;-amylase dans le sérum humain.
Tubes en polypropylène à fond rond de 2 ml avec bouchon fileté externeGreiner Bio-One07-000-2572,0 ml U-BTM Cryo.s autoportant en polypropylène stérilisé
Lecteur de microplaques SynergyBioTekIl s’agit d’un lecteur de microplaques à absorption monocanal, à fluorescence et à luminescence qui utilise une conception à double optique pour effectuer des mesures d’échantillons dans un format de microplaque.

Références

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