Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Behavior

Måling af biofysiske og psykologiske stress niveauer efter visitation til tre steder med forskellige niveauer af natur

Published: June 19, 2019 doi: 10.3791/59272

Summary

Formålet med dette dokument er at identificere ændringer i stress niveauer efter visitation til tre forskellige indstillinger og beskrive de metoder, der anvendes til at identificere stress niveauer baseret på foranstaltninger af spyt cortisol, α-amylase, og en psykologisk selv rapport Instrument.

Abstract

Visitation til naturlige miljøer har været forbundet med psykologisk stress reduktion. Selv om de fleste stress-relaterede forskning har påberåbt sig selv-rapportformater, et stigende antal undersøgelser nu indarbejde biologiske stress-relaterede hormoner og katalysatorer, såsom cortisol og α-amylase, at måle niveauer af stress. Præsenteret her er en protokol til at undersøge virkningerne på niveauet af Biofysisk og psykologisk stress efter visitation til tre forskellige steder med forskellige niveauer af naturen. Biofysiske og selvrapporterede psykologiske stress niveauer måles straks ved indtastning af de valgte steder og lige før de besøgende forlader sitet. Ved hjælp af en "Drool" metode består den biofysiske foranstaltning af 1-2 mL prøver af spyt, der leveres af forsøgspersoner ved indtræden på en af tre studiesteder. Som foreskrevet af eksisterende litteratur, er spyt indsamlet inden for en 45 minutters tidsramme efter afslutningen af den besøgendes engagement på lokationen. Efter spyt samlingen er prøverne mærket og transporteret til et biologisk laboratorium. Cortisol er den biofysiske variabel af interesse i dette studie og måles ved hjælp af en ELISA proces med en TECAN plade læser. For at måle Selvrapporteret stress, den opfattede stress spørgeskema (PSQ), som rapporterer niveauer af bekymring, spænding, glæde, og opfattede krav. Data indsamles på alle tre steder i den sene eftermiddag gennem tidlig aften. Når man sammenlignes på tværs af alle tre indstillinger, er stress niveauerne, målt ved både de biologiske markører og selv rapporterne, betydeligt lavere efter visitation til de mest naturlige omgivelser.

Introduction

Forhøjede stress niveauer har længe været forbundet med mange alvorlige sundhedsmæssige betingelser såsom hjertesygdomme, fedme, og psykiske lidelser1,2,3. En voksende mængde forskning tyder på, at nærhed eller visitation til naturlige omgivelser såsom Park og ikke-udviklede landskaber kan have en bemærkelsesværdig effekt på psykisk velvære og nedsat niveau af stress1,4, 5,6,7,8,9,10. Forklaringer på virkningerne af naturlige indstillinger og stress niveauer har omfattet følgende: (1) naturlige indstillinger giver steder for fysisk aktivitet8,11 og (2) besøgende til naturlige miljøer har evnen til at fokusere på flere ikke-opgave tankeprocesser, hvilket fører til en reduktion i opmærksomhed træthed12. For at bestemme virkningerne af naturen på stress reduktion, denne undersøgelse anvender en selv-rapport af psykologisk stress (PSQ) og to spyt-baserede biomarkører, cortisol og α-amylase, efter visitation til tre forskellige rekreative steder. Disse steder varierer blandt deres niveauer af "naturlighed" og omfatter en vildmark-type indstilling, kommunale park, og lokale fitness og rekreative facilitet.

Denne undersøgelse har til formål at behandle følgende forskningsspørgsmål: (RQ1) er der forskelle i niveauet af Biofysisk stress målt ved spyt kortisol og α-amylase sammenlignet på tværs af alle tre steder (dvs. naturlige, semi-naturlige, bygget)? (RQ2) Er der forskelle i niveauet af psykologisk stress målt af PSQ (manifesteret ved fire konstruktioner: krav, bekymringer, spændinger og glæde), når de sammenlignes på tværs af alle tre steder (dvs. naturlige, semi-naturlige, bygget)?

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Denne undersøgelse følger de politikker og retningslinjer for human Research Protection program af Indiana University institutionel revision Board.

1. valg af placering

  1. Vælg antallet af lokaliteter (n) baseret på forskellige natur niveauer.
    Bemærk: Vi valgte tre sites for vores arbejde. Ved hjælp af et kontinuum baseret på niveauer af "naturlighed", blev site A betragtet som den mest naturlige og består af ca 1.200 acres af skovklædte kamme grænser op til en sø og ligger i en løvfældende skov. De mest almindeligt forekommende aktiviteter omfatter vandre-og dyrelivsture. Site B var en 33 hektar stor kommunal Park med vandrestier, steder til sammenkomster, legepladser og åbent felt plads til kausale rekreative aktiviteter. Site C var en Urban, indendørs motion facilitet med det laveste niveau af naturlighed. Alle tre steder er i relativt tæt nærhed til en mellemstor by (anslået befolkning på 46.000 mennesker) i det midtvestlige USA.

2. deltagerens screening og forberedelse

  1. Gennemfør rekruttering af deltagere, før forsøgspersonerne engagerer sig i rekreative oplevelser.
    Bemærk: for sites A og B, emner blev kontaktet af forskeren i parkeringspladsen af parken indgangen. For sted C blev forsøgspersonerne kontaktet i receptionen på indendørs motions anlægget. For at styre for forskelle i aktivitetstype var, der blev rekrutteret for både A og B, overvejende vandring, mens den primære aktivitet for område C løb eller gik på indendørs banen.
  2. Under rekruttering, minde til at overholde retningslinjerne i forbindelse med indsamling af spyt kortisol prøver. De må ikke spise eller drikke 10 min før at give spytprøver.
    Bemærk: det skal bemærkes, at i dette tilfælde blev spyt prøverne ikke normaliseret til volumen eller fortynding (koncentration)-dvs., om deltagerne var tilstrækkeligt hydrerede og/eller gjorde hydrering Skift mellem prøve samlingerne.
  3. Give rød armbånd (eller ækvivalent mærkbar beklædning) til hver deltager for at give mulighed for nem identifikation, når de dukker op i slutningen af deres engagementer.
  4. Tildel en 30-40 min tidstildeling, så alle emner på tværs af de tre websteder bruger en tilsvarende mængde tid på hvert websted. Udelukke personer, der tilbringer væsentligt mere eller mindre tid end resten af prøven.
  5. Hold den type aktivitet, som er engageret, konsistent.
    Bemærk: i dette tilfælde var "medium" aktivitet Walking eller vandreture. Personer, der har deltaget i aktiviteter, som er væsentligt forskellige fra vandring eller vandreture, blev udelukket fra prøven. For eksempel, emner, der var fiskeri, picnicking, eller vægtløftning var ikke inkluderet i de respektive prøver.

3. betingelser og eksperimentel design

  1. Brug en kvasi-eksperimentel præ-test/post-Testdesign.
  2. Efter at identificere forsøgspersoner og efter deres accept af at deltage, bede hvert emne til at læse og underskrive en IRB-formular forklarer frivillig karakter, formål og procedurer i undersøgelsen.
  3. Efter denne proces, give et stykke tøj (f. eks røde armbåndet) til fremtidig identifikation og opnå fysiologiske og psykologiske målinger af stress niveauer (dvs., PSQ, 1-2 mL spyt, der er spyttet eller drooled i en test tube). Saml prøver fra slutningen af eftermiddagen til tidlig aften.
    Bemærk: disse data blev indsamlet af forskere både 1) lige før trådte ind på sitet og 2) umiddelbart efter afslutning visitation til webstedet.

4. spytprøver

  1. For at undgå prøve fortynding skal du bede forsøgspersonerne om ikke at spise, drikke eller skylle munden 10 min, før du giver spytprøver.
  2. Bed forsøgspersonerne om at give 1-2 mL spytprøver (undtagen skum) lige før den rekreative oplevelse og umiddelbart efter afslutningen af oplevelsen.
  3. Indsamle spytprøver ved hjælp af en passiv savle metode:
    1. Giv personer med en 2 i plastik drikke halm til savle i en 2 mL cryovial (Se tabel over materialer).
    2. Instruer til at tillade spyt til pool i munden, derefter savle ned ad strå og ind i cryovial. Ifølge spyt indsamlings-og håndterings rådgivningen (2011) er 1 mL (ekskl. skum) tilstrækkelig til de fleste tests.
    3. Label prøver med et tildelt 3-cifret ID-nummer (dvs., 001) og bogstav for at angive tidspunktet for dataindsamlingen (dvs. en repræsenterer præ-test, B repræsenterer post-test; hvor 001A repræsenterer spyt prøven fra deltager 001 før udførelse af rekreative oplevelse).
    4. Efter prøven er indsamlet og mærket, det skal derefter opbevares frosset midlertidigt i en steroid skum kasse fuld af tøris for ikke mere end 2 h.
    5. De markerede prøver transporteres til et laboratorium og opbevares ved-80 °C, indtil de analyseres.

5. kvantificering af α-amylase

Bemærk: i denne analyse hydrolyserer α-amylase 2-chloro-p-nitrophenyl-α-D-maltotrioside til 2-chloro-nitrophenol og danner glucose, 2-chloro-p-nitrophenyl-α-D-maltosid, maltotriose og glucose. Reaktionen overvåges ved en absorbans på 405 nm, hvilket svarer til α-amylase aktivitet i prøven. Denne analyse viser lineariteten mellem 0 og 2000 U/L.

  1. Materialer
    1. Anvendt et reagens sæt af flydende amylase (Se tabel over materialer) til at kvantificere α-amylase i spytprøver. Alle reagenser leveres som brugsklare væsker og opbevares ved 0-4 °C.
    2. Brug en multi-mode Reader (Se tabel over materialer), der kan læse en optisk tæthed ved 405 nm med en temperatur, der styres til 37 °c under analysen.
  2. Analyse
    1. Tø prøverne på is før analyse.
    2. Fortyndede prøver 1:10 med 1x PBS (10 μL spyt + 90 μL PBS).
    3. Analysér hver prøve i duplikat.
    4. Amylase reagenset i en balance på 20-25 °C i mindst 30 minutter.
    5. Der tilsættes 0,1 mL amylase reagens til en 96 brønd mikropladen til hver prøve.
    6. Pre-incubate mikropladen ved 37 °C i mindst 5 min.
    7. Tilsæt 2,5 μL af prøven til amylase reagenset.
    8. Tag en indledende læsning efter 60 s.
    9. Fortsæt aflæsninger hver 60 s for yderligere 2 min.
    10. Den gennemsnitlige absorbans-forskel beregnes pr. minut (Δabs/min).
  3. Beregning
    1. For at beregne amylase aktivitet, skal du bruge følgende formel:
      Equation 1
      Hvor ΔABS/min = ændringer i absorbans forskel pr minut; Tv = samlet analyse volumen (0,1025 ml); * 1000 = omregning af U/mL til U/L; MMA = millimolar absorptivitet af 2-chloro-p-nitrophenol = 12,9; SV = prøvevolumen (0,0025 ml); og lp = lysvej (1 cm). Substituting giver:
      Equation 2
      Derfor multipliceres Δabs/min ved 3178x fortyndingsfaktoren (10) for at opnå amylase i U/L.
    2. For prøver over 2000 U/L (analyse linearitet) fortyndes yderligere (mindst 2x ved hjælp af PBS) og re-assay, derefter multiplicere α-amylase resultatet af den ekstra fortyndingsfaktor.

6. kvantificering af cortisol

Bemærk: i denne analyse er gratis cortisol kvantificeret i spyt ved hjælp af en cortisol standardkurve. Standarder og fortyndede prøver tilsættes til en mikrotiterplade, der er præ-belagt med et antistof. En cortisol-peroxidase konjugat tilsættes til brøndene, efterfulgt af tilsætning af et monoklonalt antistof til cortisol. Mængden af cortisol/peroxidase konjugat binding falder, da koncentrationen af cortisol i prøven øges.

  1. Materialer
    1. Brug et cortisol enzym immunoassay Kit (Se tabel over materialer) til at kvantificere cortisol i spytprøver. Alle reagenser, der er nødvendige for at udføre denne analyse, er inkluderet i sættet. Alle komponenter i sættet opbevares ved 0-4 °C, inden udløbsdatoen er nået.
    2. Brug et spektrofotometer, der er i stand til at læse en optisk tæthed (OD) ved 450 Nm (Se tabel over materialer), samt software, der kan bruge OD-optagelser fra plade læseren til at udføre fire-parameter logistisk kurve (4 PLC) montering.
  2. Reagens præparat
    1. Alle reagenser skal kunne ækvibrere til 20-25 °C i mindst 30 minutter.
    2. Fortynd cortisol-analyse bufferen 1:5 ved hjælp af deioniseret vand.
    3. Vask buffer 1:20 fortyndes med deioniseret vand.
      Bemærk: analyse og vaske buffere er stabile i 3 måneder, når de opbevares ved 0-4 °C.
  3. Forberedelse af prøver
    1. Tø prøverne på is før analyse.
    2. Fortyndede prøver 1:10 med cortisol-analyse buffer (20 μL spyt + 180 μL buffer) og brug inden for 2 timer efter tilberedning.
  4. Udarbejdelse af standarder
    1. Etiket glas Prøvekør #1-#7.
    2. Pipet 225 μL analyse buffer i rør#1 og 125 μL buffer i rør #2-#7.
    3. Tilsæt 25 μL cortisol stamopløsning til tube #1 og vortex.
    4. Fjern 125 μL buffer fra tube #1 og tilsæt den til tube #2, derefter vortex.
    5. Gentag de serielle fortyndinger for rør #3-#7.
      Bemærk: de endelige cortisol-koncentrationer af hver standard er vist i tabel 1.
    6. Standarderne skal anvendes inden for 2 h forberedelse.
Standard #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7
Analyse buffer volumen (μL) 225 125 125 125 125 125 125
Tilføjelse Lager STD #1 #2 #3 #4 #5 #6
Tilsætning (μL) 25 125 125 125 125 125 125
Endelig koncentration (PG/mL) 3200 1600 800 400 200 100 50

Tabel 1: standard kurve tilberedningstabel.

  1. Analyse
    1. Brug plade layoutet nedenfor i figur 1 som vejledning til opsætning af mikropladen.
    2. Det anbefales at bruge en multikanals pipette til tilsætning af reagenser.
    3. Tilsæt 50 μL prøver eller standarder til det relevante antal brønde i pladen. Prøver og standarder bør køres i to eksemplarer.
    4. Tilsæt analyse buffer (75 μL) til de ikke-specifikke bindinger (NSB).
    5. Tilsæt analyse buffer (50 μL) til den maksimale binding (B0) brønde og nul standard (blank) brønde.
    6. Tilsæt 25 μL kortisolkonjugat til hver brønd.
    7. Tilsæt 25 μL cortisol antistof til hver brønd, bortset fra NSB brønde.
    8. Tryk forsigtigt på siden af pladen for at blande reagenserne.
    9. Dæk med plade sealer og ryst ved stuetemperatur (RT) ved 20-25 °C i 1 time.
    10. Fjern brønd indholdet og skyl hver brønd 4X med vaskebuffer (300 μl). Tap pladen for at tørre på absorberende håndklæder mellem skyller.
    11. Tilsæt TMB substrat til hver brønd (100 μL).
    12. Pladen inkubates ved 20-25 °C i 30 minutter uden omrystning.
    13. Tilsæt Stopopløsningen til hver brønd (50 μL).
    14. Læs den optiske tæthed i hver brønd af mikropladen ved 450 Nm.
    15. Gennemsnitlige optiske tætheer for hver standard, og derefter prøve og trække den gennemsnitlige optiske tæthed for NSB brønde.
    16. Beregn% bundet (B/B0) for alle prøver ved hjælp af maksimum bindings (B0) kontrolelementer.
    17. Opret en standardkurve ved hjælp af software, der er i stand til at montere en logistisk regressions kurve med fire parametre, beregnet ud fra kurven% B/B0.
    18. Multiplicér resultatet med fortyndingsfaktoren (10) for at opnå cortisol-værdier i PG/mL.
    19. Prøver med optiske tætheder, som falder over den højeste standard, bør fortyndes yderligere med analyse buffer og re-assayed, hvorefter resultatet multipliceres med den supplerende fortyndingsfaktor.

Figure 1
Figur 1 : Eksempel plade layout. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

7. psykologisk måling (opfattet stress spørgeskema)

  1. Mål psykologiske niveauer af ved hjælp af PSQ offentliggjort af Fliege et al.13, som omfatter fire faktorer (bekymring, spænding, spænding, glæde) og udnytter 20 elementer.
  2. Bed emnet om at udfylde PSQ lige før deres rekreative oplevelse og umiddelbart efter afslutningen af oplevelsen.
  3. Tag spørgeskemaer med et 3-cifret ID-nummer, der er identisk med hvert emne's biophysiologiske stressniveau.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Eksempel beskrivelse
Ved hjælp af en kvote sampling teknik, denne undersøgelse rekrutteret 35 besøgende fra hver af de tre steder. I alt blev 105 forsøgspersoner rekrutteret i dette studie, herunder 63 mænd og 42 kvinder. Gennemsnitsalderen for besøgende, der blev rekrutteret fra tre forskellige lokaliteter, var 25,9 år (område A), 37,2 år (område B) og 28,8 år (område C). Hyppigheden af forsøgspersonerne ' visitation til de udvalgte tre lokaliteter blev også registreret. For site A og site C, de fleste af besøgt denne hjemmeside en til tre gange om ugen. For på stedet B, deres hyppigheden af visitation var ligeligt fordelt mellem en til tre gange om ugen og mere end tre gange om ugen.

Biofysiske og psykologiske stressindikatorer. Biofysiske målinger af cortisol og α-amylase niveauer blev udnyttet til at identificere ændringer i niveauer af fysiologisk stress. Ændringer i psykologisk stress blev identificeret gennem PSQ-instrumentet.

Virkninger af rekreativt site visitation på cortisol niveauer og α-amylase niveauer
Det første forskningsspørgsmål spurgte, om der ville være en forskel i niveauer af cortisol og α-amylase som en funktion af typen af stedet (f. eks., natur niveau). En parret prøve t-test resulterede i et signifikant fald i spyt kortisol efter at have besøgt sted a (naturlig indstilling) [t31 = 3,26, p < .01, se fig. 2]. Der blev ikke observeret signifikante ændringer i niveauet af cortisol i område B og C. Ved sammenligning af forsøgspersoner ændringer i deres cortisol niveauer på tværs af alle tre steder, resultaterne af ANOVA testen indikerede, at forskellige steder (niveauer af naturen) ikke havde en samlet signifikant indvirkning på ændringer i cortisol niveauer [F(2, 95 ) = 1,86, p = 0,16] med små effektstørrelser (0,01-0,04).

Måling af ændringer i niveauer af stress (præ/post visitation) ved hjælp af niveauer af α-amylase resulterede i blandede fund blandt de tre studiesteder. Efter brug af parrede prøver t-tests indikerer signifikante stigninger i indholdet af α-amylase efter at have besøgt stedet C [t34 = 2,79, s < . 01. Statistiske forskelle blev ikke observeret efter visitation til sites A eller B. (Se figur 3). Analyse ved brug af ANOVA-teknikker indikerede, at en hoved effekt af placering med forskellige steder havde en signifikant indvirkning på forsøgspersonerne ændringer i α-amylase niveauer [F(2.101)= 3,36, p < 0,05]. Ved brug af Scheffe post-hoc-analyse var α-amylase-niveauerne signifikant højere efter at have besøgt site C sammenlignet med område B. Der var mangel på signifikante forskelle i niveauet af α-amylase ved sammenligning af besøgende på område A og område B, eller mellem område A og område C. effektstørrelser på (0,03-0,01) blev fundet og bestemt til at være små.

Effekter af rekreative site visitation på psykologiske stress niveauer
Parrede prøve t-tests blev anvendt til at sammenligne præ-og post-besøg af niveauer af psykologisk stress blandt de tre steder, hhv. Som vist i figur 4 og 5, efter visitation til de tre steder, signifikant fald på de faktorer af krav og bekymring (p < 0,01) blev observeret. Ingen signifikante ændringer i faktoren, spændinger, blev observeret for nogen af de tre steder. (Se figur 6). Signifikante stigninger blev rapporteret på steder A og site B for faktoren, Joy. Der blev ikke observeret nogen signifikant ændring for besøgende på sted C (Se figur 7).

For at afgøre, om hvilke af de tre lokaliteter der er mere effektive til at reducere forsøgspersonernes niveauer af psykologisk stress, viste resultatet af ANOVA-tests betydelige forskelle mellem de tre steder (p < 0,01) med post-hoc-analyse ved hjælp af Scheffe metode, rapportering betydelige stigninger i niveauer af glæde efter at have besøgt site A, sammenlignet med besøgende besøger sites B og site C. Ingen forskelle blev fundet i ændringer i niveauer af krav, bekymringer, og spændinger (p = 0,27) på tværs af tre steder.

Kort sagt, besøgende på stedet A (mest naturlige) rapporterede signifikant nedsat niveau af cortisol; at foreslå en reduktion i biologisk stressniveau. Desuden, som målt ved PSQ, betydelige fald i de psykologiske faktorer af krav og bekymringer, og en betydelig stigning i omfanget af glæde blev observeret i besøgende på stedet a. besøgende på site B (semi-Natural) rapporterede fald i niveauet af krav og bekymringer, og en øget grad af glæde. C (bygget miljø) der blev indberettet to fald i efterspørgslen og bekymringerne . Interessant, niveauer af α-amylase steget betydeligt efter visitation til stedet C. Yderligere forskning er berettiget til at undersøge indflydelsen af potentielle faktorer, såsom specifik aktivitet eller sociale omgivelser, især på katalysatoren, α-amylase.

Figure 2
Figur 2 : Ændringer i niveauer af cortisol efter at have besøgt tre forskellige steder. Dette tal viser ' cortisol niveauer målt før og efter at have besøgt tre forskellige steder, der repræsenterer forskellige niveauer af naturen: sites A, B, og C. data præsenteres som middel ± SD i naturlig log skala. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3 : Ændringer i niveauerne af amylase efter at have besøgt tre forskellige steder. Dette tal viser emner amylase niveauer målt før og efter besøger sites A, B, og C. data præsenteres som middel ± SD i naturlig log skala. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4 : Ændringer i de opfattede niveauer af krav efter at have besøgt tre forskellige steder. Dette tal viser ' niveauer af krav faldt efter besøger sites A, B, og C. data præsenteres som Mean ± SD. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5 : Ændringer i opfattede niveauer af bekymringer efter at have besøgt tre forskellige steder. Dette tal viser ' niveauer af bekymringer faldt efter besøger sites A, B, og C. data præsenteres som middel ± SD. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6 : Ændringer i opfattede niveauer af spændinger efter at have besøgt tre forskellige steder. Dette tal viser ' niveauer af spændinger faldt efter besøger sites A, B, og C. data præsenteres som middel ± SD. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7 : Ændringer i opfattede niveauer af glæde efter at have besøgt tre forskellige steder. Dette tal viser ' niveauer af glæderne steg efter besøger sites A, B, og C. data præsenteres som Mean ± SD. Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Formålet med denne undersøgelse er at identificere potentielle ændringer i stress ved hjælp af biofysiske og psykologiske instrumenter efter rekreative visitation til tre forskellige indstillinger med forskellige niveauer af naturen. Både cortisol og α-amylase har vist sig at være pålidelige indikatorer for niveauer af psykologisk stress. Den amylase-ANALYSEPROCEDURE, der er beskrevet i dette studie, er blevet tilpasset til et 96 Well-format. Når amylase niveauerne i spyt er høje, opstår absorbans ændringer hurtigt. Det er derfor afgørende at begrænse antallet af analyserede prøver på én gang, da antallet af prøver, der kan analyseres på én gang, er begrænset af, hvor hurtigt 2,5 μL af prøven kan tilsættes til hver brønd. I denne undersøgelse blev amylase niveauerne målt i en kolonne (otte reaktioner) på et givet tidspunkt. To primære systemer er involveret i stress respons, herunder hypothalamus-hypofyse-adrenokortikale akse (HPA) og sympatho-adrenomedullær system (SAM). Kirschbaum og Hellhammer14 har rapporteret, at spyt kortisol målinger er tæt korreleret med serum cortisol niveauer og involverer mindre hyper-stress komplikationer forbundet med blodprøvetagning teknikker. Alpha-amylase er en stor spyt enzym typisk forbundet med sympatiske (SAM) stimuli15 og anses for at være et nyttigt måleværktøj til at evaluere Sam system16.

Mens både de biofysiske og psykologiske foranstaltninger er effektive til at opdage ændringer i niveauet af stress, flere spørgsmål er til stede i denne undersøgelse. For det første var der inkongruitet mellem cortisol og α-amylase måling resultater, med forskelle noteret på forskellige steder. Nater et al.17 rapporterede, at der kun er få beviser for, om hPa (cortisol) eller Sam (amylase) er fremherskende under psykologisk stress. En potentiel forklaring blev foretaget af Takai et al.18, der foreslog, at den proces, hvorved α-amylase og cortisol ind i blodbanen med cortisol, hvilket indikerer, at en mere kompleks og langvarig system er i drift.

En anden forklaring af resultaterne omfatter niveauet og fremspringet af stress17. Resultaterne tyder på, at akutte niveauer af stress resultere i større Association mellem cortisol og α-amylase, og mere moderat niveauer af stress resultere i større disassociation. I denne undersøgelse, stress opleves under rekreative engagement betragtes moderat i bedste fald. Således, i undersøgelser som den, der præsenteres her, hvor erfarne stress er lav til moderat, forventes forskelle i målte niveauer af cortisol og α-amylase.

En tredje variabel, der påvirker inkongruiteten mellem cortisol-og α-amylase-målingerne, involverer problemer med spyt strømningshastigheden. Der er begrænset evidens for forholdet mellem spyt strømningshastigheden, indsamlings teknikker og stress19. I denne undersøgelse, spyt er indsamlet via "drooling" i en test tube. Emner rådes til ikke at tygge tyggegummi eller spise før dataindsamling, men hvor flittige de var i denne undersøgelse til disse retningslinjer er ukendt. Desuden, ved hjælp af en spyt anordning kan være mere effektiv til at indsamle den nødvendige mængde spyt inden for en bestemt tid. Nater et al.20 har antydet, at der ikke kan være forskelle i forskellige biokemiske egenskaber baseret på, om kopper eller spyt anvendes.

Endelig, denne undersøgelse bruger "Drool" metode til at indsamle spyt som beskrevet af Granger et al.21. Denne metode til indsamling af spyt har flere fordele i forhold til andre tilgange, men kræver en kompetent, kompatibel, vågen, og dygtig deltager. Som sådan, børn under en alder af seks eller ældre er typisk ikke betragtes som egnede respondenter. Fordelene ved denne metode omfatter en stor prøvevolumen, der letter assays for flere markører og det faktum, at en ubrugt prøve kan fryses til fremtidige assays. Desuden minimerer savle-metoden virkningerne af stoffer, der anvendes til at stimulere spyt strømmen, såsom tyggegummi og drikke blandinger.

En anden metode til indsamling af data involverer brug af bomuld pledgets, hvor spyt absorberes af pledget og udtrykkes ud af bomuld i en samling hætteglas via centrigugation. Shirtcliff et al.19 udstedte en advarsel om, at filtrering af spyt gennem bomuld i visse situationer kan forårsage interferens i immunoassays. Andre tilgange omfatter brug af filtrerpapir og hydrocellulose mikrosvampe21. Selv om hver tilgang har specifikke fordele og ulemper, blev savle-prøveudtagningsmetoden valgt i betragtning af den stikprøvestørrelse, som blev benyttet i denne undersøgelse.

Som konklusion antyder et akkumulerende forskningsorgan fra et bredt spektrum af discipliner, at naturlige miljøer kan have en positiv indvirkning på menneskets sundhed6,22. Typiske for disse typer af indstillinger omfatter parker, greenspaces, haver og skovklædte områder. Faktorer i forbindelse med disse typer af områder, der anses for gavnlige for sundhed23 omfatter forbedret luftkvalitet, øgede muligheder for fysisk aktivitet og social kontakt, og øget følelse af livskvalitet. For eksempel, Gidlow et al.24 fandt, at mens motion havde Salutogenic effekter i både naturlige og bymæssige miljøer, naturlige indstillinger var ofte mere effektive til at reducere niveauet af stress.

Ved hjælp af en multiple-metode tilgang, der involverer biofysiske målinger af cortisol og α-amalyze og en selv-rapport måling opfattede niveauer af stress, denne undersøgelse giver ekstra støtte til den ekspanderende litteratur, der tyder på, at naturlige indstillinger har gavnlige virkninger på sundhedsrelaterede spørgsmål såsom nedbringelse af stressniveauet25,26. Denne undersøgelse tyder også på, at større niveauer af naturen har mere udtalt potentielle fordele.

Der findes flere begrænsninger i denne undersøgelse. Den første er troskab af den biofysiske dataindsamling. Mens besøgende var engageret i spyt samlingen i lignende tider, nemlig Mid-til sen-eftermiddag gennem tidlig aften, for at aflægge regnskab for den døgn-cyklus af cortisol, forskerne forsøgte at identificere kun dem, der ikke havde spist noget mindre end 2 h før at indsamle spyt. Dette blev gjort via verbal afhøring af, hvornår de havde sidste indtaget mad. Således forskerne var afhængige af sandheden af emne svar.

For det andet, på grund af tidspunktet for dataindsamlingen, respons bias kan have fundet sted inden for disse prøver, som kan have været anderledes, hvis indsamlingen blev udført på et andet tidspunkt eller ved tilfældig udvælgelse. Det betyder, at personer, der har besøgt hvert sted om eftermiddagen eller aftenen, ikke kan være repræsentative for potentielle respondenter, der har besøgt på forskellige tidspunkter.

Endelig, mens de biofysiske data blev indsamlet og behandlet gennem anerkendte procedurer, der var ingen måling fastslå kroniske niveauer af stress. I dette tilfælde bør fremtidige undersøgelser omfatte en cortisol måling ved hjælp af hårprøver eller lignende teknikker, der bestemmer langsigtede niveauer af stress før engagement i rekreative aktiviteter på forskellige steder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen interessekonflikter.

Acknowledgments

Denne undersøgelse blev delvist finansieret gennem Fakultets forsknings stipendie program (FRGP) sponsoreret gennem School of Public Health på Indiana University, Bloomington, IN. Forfatterne vil gerne takke Dr. Alison Voight og Melissa Page for deres redaktionelle assistance og konstruktive kommentarer.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Cortisol Enzyme Immunoassay Kit DetectX K003-H1 The Cortisol Enzyme Immunoassay kit is designed to quantitatively measure cortisol present in dried fecal extracts, saliva, urine, serum, plasma and culture media samples.
Cryogenic Labels for Cryogenic Storage Fisherbrand 5-910-A Unique adhesive withstands extreme temperature
Liquid Amylase (CNPG3) Reagent Set Pointe Scientific A7564 For the quantitative kinetic determination of α-amylase activity in human serum.
Round Bottom 2mL Polypropylene Tubes with External Thread Cap Greiner Bio-One 07-000-257 2.0 ml U-BTM Cryo.s self standing polypropylene sterilized
Synergy Multi-Mode Microplate Reader BioTek It is a single-channel absorbance, fluorescence, and luminescence microplate reader that uses a dual-optics design to perform measurements of samples in a microplate format.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hansmann, R., Hug, S., Seeland, K. Restoration and stress relief through physical activities in forests and parks. Urban Forestry and Urban Greening. 6, 213-225 (2007).
  2. Krantz, D. S., McCeney, M. K. Effects of psychological and social factors on organic disease: A critical assessment of research on coronary heart disease. Annual Review of Psychology. 53, 341-369 (2002).
  3. Ward Thompson, C., et al. More green space is linked to less stress in deprived communities: Evidence from salivary cortisol patterns. Landscape and Urban Planning. 105, 221-229 (2012).
  4. Haluza, D., Schonbauer, R., Cervinka, R. Green perspectives for public health: A narrative on the physiological effects of experiencing outdoor nature. International Journal of Environmental Research and Public Health. 11, 5445-5461 (2014).
  5. Korpela, K. M., Ylen, M., Tyrväinen, L., Silvennomen, H. Determinants of restorative experiences in everyday favorite places. Health and Place. 14, 636-652 (2008).
  6. Mantler, A., Logan, A. C. Natural environments and mental health. Advances in Integrative Medicine. 2, 5-12 (2015).
  7. Mayer, F. S., McPherson-Frantz, C., Bruehlman-Senecal, E., Dolliver, K. Why is nature beneficial? the role of connectedness to nature. Environment and Behavior. 41, 307-643 (2009).
  8. Pretty, J., Peacock, J., Sellens, M., Griffin, M. The mental and physical health outcomes of green exercise. International Journal of Environal Health Research. 15, 319-337 (2005).
  9. Ulrich, R., et al. Stress recovery during exposure to natural and urban environments. Journal of Environmental Psychology. 11, 201-230 (1991).
  10. Kaplan, S., Talbot, J. F. Psychological Benefits of a Wilderness Experience. Behavior and the Natural Environment. Altman, I., Wohlwill, J. F. , Springer. Boston, MA. 163-203 (1983).
  11. Salmon, P. Effects of physical exercise on anxiety, depression, and sensitivity to stress: A unifying theory. Clinical Psychology Review. 21, 33-61 (2001).
  12. Focht, B. C. Brief walks in outdoor and laboratory environments: Effects on affective responses, enjoyment, and intentions to walk for exercise. Research Quarterly for Exercise and Sport. 80, 611-620 (2009).
  13. Fliege, H., et al. The Perceived Stress Questionnaire (PSQ) reconsidered: Validation and reference values from different clinical and healthy adult samples. Psychosomatic Medicine. 67, 78-88 (2005).
  14. Kirschbaum, C., Hellhammer, D. H. Salivary cortisol in psychoneuronendocrine research: Recent developments and applications. Psychoneuroendocrinology. 19, 313-333 (1994).
  15. Gallacher, D. V., Petersen, O. H. Stimulus-secretion coupling in mammalian salivary glands. International Reviews in Physiology. 28, 1-52 (1983).
  16. Slosnik, R. T., Chatterton, R. T., Swisher, T., Par, S. Modulation of attentional inhibition by norepinephrine and cortisol after psychological stress. International Journal of Psychophysiology. 36, 59-68 (2000).
  17. Nater, U. M., et al. Stress-induced changes in human salivary alpha-amylase activity-associations with adrenergic activity. Psychoneuroendocrinology. 31 (1), 49-58 (2006).
  18. Takai, N., et al. Effect of psychological stress on the salivary cortisol and amylase levels in healthy young adults. Archives of Oral Biology. 49 (12), 963-968 (2004).
  19. Shirtcliff, E. A., Granger, D. A., Schwatz, E., Curran, M. J. Use of salivary biomarkers in biobehavioral research: Cotton based sample collection methods can interfere with salivary immunoassay results. Psychoneuroendocrinology. 26, 165-173 (2001).
  20. Nater, U. M., et al. Human salivary alpha-amylase reactivity in a psychosocial stress paradigm. Journal of Psychophysiology. 55 (3), 333-342 (2005).
  21. Granger, D. A., et al. Integration of salivary biomarkers into developmental and behaviorally-oriented research: Problems and solutions for collecting specimens. Physiology and Behavior. 92, 583-590 (2007).
  22. Frumkin, H. Beyond toxicity: Human health and the natural environment. American Journal of Preventive Medicine. 20, 234-240 (2001).
  23. Hartig, T., Mitchell, R., de Vries, S., Frumkin, H. Nature and health. Annual Review of Public Health. 35, 207-228 (2014).
  24. Gidlow, C. J., et al. Where to put your best foot forward: Psycho-physiological responses to walking in natural and urban environments. Journal of Environmental Psychology. 45, 22-29 (2016).
  25. Ewert, A., Chang, Y. Levels of nature and stress response. Behavioral Sciences. 8 (5), 49 (2018).
  26. Wyles, K. J., et al. Are some natural environments more psychologically beneficial than others? The importance of type and quality on connectedness to nature and psychological restoration. Environment and Behavior. 51 (2), 111-143 (2019).

Tags

Opførsel α-amylase biomarkører flere metoder naturlige miljøer restaurering spyt kortisol stress
Måling af biofysiske og psykologiske stress niveauer efter visitation til tre steder med forskellige niveauer af natur
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Chang, Y., Ewert, A., Kamendulis, L. More

Chang, Y., Ewert, A., Kamendulis, L. M., Hocevar, B. A. Measuring Biophysical and Psychological Stress Levels Following Visitation to Three Locations with Differing Levels of Nature. J. Vis. Exp. (148), e59272, doi:10.3791/59272 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter