Waiting
Login processing...

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

Behavior

Het meten van biofysische en psychologische stress niveaus na visitatie naar drie locaties met verschillende niveaus van de natuur

Published: June 19, 2019 doi: 10.3791/59272

Summary

Het doel van dit artikel is om veranderingen in stress niveaus te identificeren na visitatie naar drie verschillende instellingen en om de methoden te beschrijven die worden gebruikt bij het identificeren van stress niveaus op basis van maatregelen van speeksel cortisol, α-amylase en een psychologisch zelf rapport Instrument.

Abstract

Visitatie naar natuurlijke omgevingen is gekoppeld aan psychologische stress reductie. Hoewel de meeste stress-gerelateerd onderzoek heeft vertrouwd op zelf-rapport formaten, een groeiend aantal studies bevatten nu biologische stress-gerelateerde hormonen en katalysatoren, zoals cortisol en α-amylase, om niveaus van stress te meten. Hier gepresenteerd is een protocol om de effecten op de niveaus van biofysische en psychologische stress na visitatie te onderzoeken naar drie verschillende locaties met verschillende niveaus van de natuur. Biofysische en zelf-gerapporteerde psychologische stress niveaus worden direct gemeten bij het betreden van de geselecteerde locaties en net voor de bezoekers die de site verlaten. Met behulp van een "Drool"-methode, bestaat de biofysische maatregel uit 1-2 mL speeksel, geleverd door studie onderwerpen bij binnenkomst op een van de drie studie locaties. Zoals voorgeschreven door de bestaande literatuur, wordt het speeksel verzameld binnen een tijdsbestek van 45 minuten na het einde van de betrokkenheid van de bezoeker op de locatie. Na de speeksel-collectie worden de monsters gelabeld en vervoerd naar een biologisch laboratorium. Cortisol is de biofysische variabele van belang in deze studie en gemeten met behulp van een ELISA-proces met een TECAN-plaat lezer. Om zelf-gerapporteerde stress te meten, de waargenomen stress vragenlijst (PSQ), die niveaus van zorgen, spanning, vreugde en gepercipieerde eisen rapporteert. Gegevens worden verzameld op alle drie sites in de late namiddag tot vroeg in de avond. In vergelijking met alle drie de instellingen, stress niveaus, zoals gemeten door zowel de biologische markers en zelf rapporten, zijn aanzienlijk lager na visitatie naar de meest natuurlijke omgeving.

Introduction

Verhoogde stress niveaus zijn al lang gekoppeld aan vele ernstige veterinairrechtelijke voorschriften zoals hart-en vaatziekten, obesitas, en psychische stoornissen1,2,3. Een groeiend onderzoek suggereert dat nauwe nabijheid of bezoek aan natuurlijke instellingen zoals Park en niet-ontwikkelde landschappen een opmerkelijk effect kunnen hebben op psychologisch welzijn en verlaagde niveaus van stress1,4, 5,6,7,8,9,10. Verklaringen voor de effecten van natuurlijke instellingen en stress niveaus hebben het volgende opgenomen: (1) natuurlijke instellingen bieden locaties voor fysieke activiteit8,11 en (2) bezoekers van natuurlijke omgevingen hebben de mogelijkheid om zich te concentreren op meer niet-Task gedachteprocessen, waardoor leiden tot een vermindering van de aandacht vermoeidheid12. Om de effecten van de natuur op stress reductie te bepalen, maakt deze studie gebruik van een zelf rapport van psychologische stress (PSQ) en twee op speeksel gebaseerde biomarkers, cortisol en α-amylase, na visitatie naar drie verschillende recreatie sites. Deze locaties variëren tussen hun niveaus van "natuurlijkheid" en omvatten een wildernis-type setting, gemeentelijk park en lokale fitness-en recreatie faciliteit.

Deze studie heeft tot doel de volgende onderzoeksvragen aan te pakken: (RQ1) zijn er verschillen in de niveaus van biofysische stress, gemeten door speeksel cortisol en α-Amylase in vergelijking met alle drie de sites (d.w.z. natuurlijk, semi-natuurlijk, gebouwd)? (RQ2) Zijn er verschillen in niveaus van psychologische stress gemeten door de PSQ (gemanifesteerd door vier constructies: eisen, zorgen, spanning en vreugde) in vergelijking met alle drie de sites (dat wil zeggen, natuurlijke, semi-natuurlijke, gebouwd)?

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Deze studie volgt het beleid en de richtlijnen van Human Research Protection Program van Indiana University Institutional Review Board.

1. locatie selectie

  1. Selecteer het aantal sites (n) op basis van verschillende niveaus van de natuur.
    Opmerking: we hebben drie sites voor ons werk gekozen. Met behulp van een continuüm op basis van niveaus van "natuurlijkheid", site A werd beschouwd als de meest natuurlijke en bestaat uit ongeveer 1.200 Acres van beboste richels grenzend aan een meer en gelegen in een bladverliezende bos. De meest voorkomende activiteiten zijn wandelen en wild spotten. Site B was een 33-acre gemeentelijk park met wandelpaden, plaatsen voor bijeenkomsten, speeltuinen, en open veld ruimte voor de causale recreatieve activiteiten. Site C was een stedelijke, indoor oefening faciliteit met het laagste niveau van natuurlijkheid. Alle drie de sites bevinden zich relatief dicht bij een middelgrote stad (geschatte bevolking van 46.000 personen) in het Midwesten van de Verenigde Staten.

2. screening en voorbereiding van deelnemers

  1. Volledige werving van deelnemers voordat proefpersonen deelnemen aan recreatieve ervaringen.
    Opmerking: voor sites A en B werden onderwerpen benaderd door de onderzoeker op de parkeerplaats van de ingang van het Park. Voor site C werden proefpersonen benaderd bij de receptie van de indoor fitnessfaciliteit. Om te controleren op verschillen in activiteitstype, waren de onderwerpen die werden gerekruteerd voor beide sites A en B voornamelijk wandelen, terwijl voor site C de primaire activiteit actief of wandelend op de indoortrack was.
  2. Herinner de betrokkenen tijdens de aanwerving aan de richtlijnen met betrekking tot het verzamelen van speeksel cortisol monsters. Ze mogen niet eten of drinken 10 minuten voor het verstrekken van speeksel monsters.
    Opmerking: in dit geval werden de speeksel monsters niet genormaliseerd voor volume of verdunning (concentratie)-d.w.z. of de deelnemers voldoende gehydrateerd waren en/of hydratatie wijzigden tussen de monster verzamelingen.
  3. Geef aan elke deelnemer rode armbandjes (of gelijkwaardig merkbare kleding) om gemakkelijk identificatie mogelijk te maken wanneer ze aan het einde van hun engagementen verschijnen.
  4. Wijs een toewijzing van 30-40 min toe, zodat alle onderwerpen over de drie sites een vergelijkbare hoeveelheid tijd in elke site doorbrengen. Uitsluiten van onderwerpen die aanzienlijk meer of minder tijd uitgeven dan de rest van het monster.
  5. Houd het type activiteit consistent.
    Opmerking: in dit geval was de activiteit "medium" wandelen of wandelen. Proefpersonen die zich bezighouden met activiteiten die wezenlijk verschillen van wandelen of wandelen, werden uitgesloten van het monster. Bijvoorbeeld, onderwerpen die waren vissen, picknicken, of gewichtheffen waren niet opgenomen in de respectieve monsters.

3. voorwaarden en experimenteel ontwerp

  1. Gebruik een quasi-experimentele pre-test/post-test ontwerp.
  2. Na het identificeren van onderwerpen en bij het akkoord om deel te nemen, vraagt u elk onderwerp om een IRB-formulier te lezen en te ondertekenen waarin de vrijwillige aard, het doel en de procedures van het onderzoek worden toegelicht.
  3. Na dit proces, geef onderwerpen een kledingstuk (bijv. rode armband) voor toekomstige identificatie en verkrijgen van fysiologische en psychologische maatregelen van stress niveaus (dat wil zeggen, PSQ, 1-2 mL speeksel dat spuug of drooled in een reageerbuis). Verzamelmonsters van de late namiddag tot de vroege avond.
    Opmerking: deze gegevens werden verzameld door onderzoekers beide 1) net voordat onderwerpen de site en 2) onmiddellijk na het beëindigen van visitatie naar de site.

4. speeksel monsters

  1. Om monster verdunning te voorkomen, vraag de proefpersonen 10 minuten niet te eten, drinken of spoelen voordat ze speeksel monsters geven.
  2. Vraag de proefpersonen om 1-2 mL speeksel monsters (exclusief schuim) vlak voor de recreatieve ervaring en onmiddellijk na het sluiten van de ervaring.
  3. Verzamel speeksel monsters met behulp van een passieve kwijlen methode:
    1. Voorzie de proefpersonen van een 2 in plastic drink stro om te kwijlen in een 2 mL cryovial (Zie tabel met materialen).
    2. Instrueer onderwerpen om speeksel in hun mond te laten liggen, en vervolgens het rietje naar beneden te kwijlen en in de cryovial te stoppen. Volgens de speeksel collectie en behandeling advies (2011), 1 mL (met uitzondering van schuim) is geschikt voor de meeste tests.
    3. Label monsters met een toegewezen 3-cijferig ID-nummer (d.w.z. 001) en een letter om de timing van de gegevensverzameling aan te geven (d.w.z. A staat voor test, B staat voor de post-test; waarbij 001A het speeksel van deelnemer 001 weergeeft voordat de recreatieve ervaring).
    4. Nadat het monster is verzameld en gelabeld, het moet vervolgens worden opgeslagen bevroren tijdelijk in een steroïde schuim doos vol droogijs voor niet meer dan 2 h.
    5. Vervoer de gemarkeerde monsters naar een laboratorium en bewaar bij-80 °C tot ze worden geanalyseerd.

5. kwantificering van α-amylase

Opmerking: in deze bepaling hydrolyseert α-amylase 2-chlooro-p-nitrofenyl-α-D-maltotrioside tot 2-chloor-nitrofenol en vormt glucose, 2-chloor-p-nitrofenyl-α-D-maltoside, maltotriose en glucose. De reactie wordt gecontroleerd bij een extinctie van 405 nm, wat overeenkomt met α-amylase-activiteit in het monster. Deze assay toont lineariteit tussen 0 en 2000 U/L.

  1. Materialen
    1. Gebruikt een vloeibare amylase reagens set (Zie tabel van de materialen) te kwantificeren α-Amylase in speeksel monsters. Alle reagentia worden geleverd als gebruiksklare vloeistoffen en opgeslagen bij 0-4 °C.
    2. Gebruik een multi-modus lezer (Zie tabel met materialen) die een optische dichtheid kan lezen bij 405 nm met een temperatuur van 37 °c tijdens de test.
  2. Analyse
    1. De monsters op ijs ontdooien vóór de analyse.
    2. Verdun monsters 1:10 met 1x PBS (10 μL speeksel + 90 μL PBS).
    3. Analyseer elk voorbeeld in tweevoud.
    4. Het amylase-reagens gedurende ten minste 30 minuten tot 20-25 °C.
    5. Voeg voor elk monster 0,1 mL amylase-reagens toe aan een 96-goed-microplaat.
    6. Pre-incuberen de microplaat bij 37 °C gedurende minimaal 5 min.
    7. Voeg 2,5 μL van het monster toe aan het amylase-reagens.
    8. Neem een eerste lezing na 60 s.
    9. Vervolg lezingen elke 60 s voor nog eens 2 min.
    10. Bereken het gemiddelde extinctie verschil per minuut (Δabs/min).
  3. Berekening
    1. Gebruik de volgende formule om de activiteit van amylase te berekenen:
      Equation 1
      Waar ΔABS/min = veranderingen in extinctie verschil per minuut; TV = totaal volume van de assay (0,1025 ml); * 1000 = omzetting van U/mL naar U/L; MMA = millimolaire absorptiviteit van 2-chloor-p-nitrofenol = 12,9; SV = monstervolume (0,0025 ml); en LP = lichtpad (1 cm). Het vervangen geeft:
      Equation 2
      Vermenigvuldig daarom de Δabs/min met 3178x de verdunningsfactor (10) om Amylase in U/L te verkrijgen.
    2. Voor monsters boven 2000 U/L (lineariteit van de assay) verdunnen verder (ten minste 2x met PBS) en re-Assay, vermenigvuldigt U het α-amylase-resultaat met de extra verdunningsfactor.

6. kwantificering van cortisol

Opmerking: in deze test wordt vrije cortisol gekwantificeerd in speeksel met behulp van een cortisol-standaard curve. Normen en verdunde monsters worden toegevoegd aan een microtiterplaat die vooraf is gecoat met een antilichaam. Een cortisol-peroxidase conjugaat wordt toegevoegd aan de putjes, gevolgd door toevoeging van een monoklonaal antilichaam aan cortisol. De hoeveelheid cortisol/peroxidase geconjugeerde binding afneemt naarmate de concentratie van cortisol in het monster toeneemt.

  1. Materialen
    1. Gebruik een cortisol-enzym immunoassay Kit (Zie tabel met materialen) om cortisol in speeksel monsters te kwantificeren. Alle reagentia die nodig zijn om deze test uit te voeren, zijn opgenomen in de kit. Alle onderdelen van de kit worden bewaard bij 0-4 °C voordat de vervaldatum wordt bereikt.
    2. Gebruik een spectrofotometer die een optische dichtheid (OD) kan lezen bij 450 nm (Zie tabel met materialen), evenals software die in staat is om od-opnames van de plaat lezer te gebruiken om vier-parameter Logistic curve (4 PLC)-fitting uit te voeren.
  2. Bereiding van het reagens
    1. Laat alle reagentia gedurende minimaal 30 minuten tot 20-25 °C gaan.
    2. Verdun de cortisol assay buffer 1:5 met gedeïoniseerd water.
    3. Verdun de reinigings buffer 1:20 met gedeïoniseerd water.
      Opmerking: test-en reinigings buffers zijn 3 maanden stabiel bij opslag bij 0-4 °C.
  3. Monstervoorbereiding
    1. De monsters op ijs ontdooien vóór de analyse.
    2. Verdun monsters 1:10 met een cortisol assay buffer (20 μL speeksel + 180 μL buffer) en gebruik deze binnen 2 uur voorbereiding.
  4. Voorbereiding van normen
    1. Label glas reageerbuisjes #1-#7.
    2. Pipet 225 μL van de test buffer in buis #1 en 125 μL buffer in buizen #2-#7.
    3. Voeg 25 μL van de cortisol voorraadoplossing toe aan buis #1 en Vortex.
    4. Verwijder 125 μL buffer van buis #1 en voeg deze toe aan buis #2, dan Vortex.
    5. Herhaal de seriële verdunningen voor buizen #3-#7.
      NB: de laatste cortisol concentraties van elke norm worden weergegeven in tabel 1.
    6. De normen moeten binnen 2 uur na de bereiding worden gebruikt.
Standaard #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7
Volume van de test buffer (μL) 225 125 125 125 125 125 125
Toevoeging Voorraad Std #1 #2 #3 #4 #5 #6
Volume van de toevoeging (μL) 25 125 125 125 125 125 125
Eindconcentratie (PG/mL) 3200 1600 800 400 200 100 50

Tabel 1: standaard curve voorbereidings tabel.

  1. Analyse
    1. Gebruik de plaat indeling hieronder in Figuur 1 als richtlijn voor het instellen van de microplaat.
    2. Het wordt aanbevolen om een meerkanaalspipet te gebruiken voor toevoeging van reagentia.
    3. Voeg 50 μL monsters of normen toe aan het juiste aantal putjes in de plaat. Monsters en normen moeten in tweevoud worden uitgevoerd.
    4. Voeg een test buffer (75 μL) toe aan de niet-specifieke binding (NSB) putten.
    5. Voeg een test buffer (50 μL) toe aan de maximale binding (B0) putten en nulstandaard (blanco) putten.
    6. Voeg aan elk goed 25 μL van het cortisol conjugaat toe.
    7. Voeg 25 μL van het cortisol-antilichaam toe aan elk putje, met uitzondering van de NSB-putten.
    8. Tik zachtjes op de zijkant van de plaat om de reagentia te mengen.
    9. Dek af met de plaat sealer en schud bij kamertemperatuur (RT) bij 20-25 °C gedurende 1 uur.
    10. Verwijder de put-inhoud en spoel elke put 4x met wasbuffer (300 μl). Tik op de plaat om te drogen op absorberende handdoeken tussen washes.
    11. Voeg het TMB-substraat toe aan elke put (100 μL).
    12. Inincuberen van de plaat bij 20-25 °C gedurende 30 minuten zonder schudden.
    13. Voeg een stop oplossing toe aan elk goed (50 μL).
    14. Lees de extinctie in elke put van de microplaat bij 450 nm.
    15. Gemiddelde de optische dichtheden voor elke standaard, vervolgens monster en aftrekken van de gemiddelde optische dichtheid voor de NSB putten.
    16. Bereken de% gebonden (B/B0) voor alle voorbeelden met behulp van maximale binding (B0) besturingselementen.
    17. Maak een standaard curve met behulp van software die geschikt is voor de aanpassing van de logistieke regressie kromme met vier parameters, berekend op basis van de% B/B0-curve.
    18. Vermenigvuldig het resultaat met de verdunningsfactor (10) om cortisol waarden in PG/mL te verkrijgen.
    19. Monsters met optische dichtheden die boven de hoogste standaard vallen, moeten verder worden verdund met een test buffer en opnieuw worden onderzocht, waarna het resultaat moet worden vermenigvuldigd met de extra verdunningsfactor.

Figure 1
Figuur 1 : Voorbeeld plaat indeling. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

7. psychologische meting (gepercipieerde stress vragenlijst)

  1. Meet psychologische niveaus van onderwerpen met behulp van de PSQ gepubliceerd door Fliege et al.13, die vier factoren bevat (zorgen, spanning, spanning, vreugde) en maakt gebruik van 20 items.
  2. Vraag het onderwerp om de PSQ te vullen net voorafgaand aan hun recreatieve ervaring en onmiddellijk na het sluiten van de ervaring.
  3. Tag vragenlijsten met een 3-cijferig ID-nummer dat identiek is aan het biophysiological-niveau van elk onderwerp van stress.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Voorbeeld beschrijving
Met behulp van een quota sampling techniek, deze studie geworven 35 Bezoekers uit elk van de drie sites. In totaal werden 105 proefpersonen aangeworven in deze studie, waaronder 63 mannetjes en 42 vrouwtjes. Gemiddelde leeftijden van bezoekers geworven van drie verschillende sites waren 25,9 jaar (site A), 37,2 jaar (site B), en 28,8 jaar (site C). De frequenties van de Visitatie van onderwerpen aan de geselecteerde drie sites werden ook geregistreerd. Voor site A en site C, de meerderheid van de onderwerpen bezocht deze site één tot drie keer per week. Voor proefpersonen op locatie B was hun frequentie van visitatie gelijkelijk verdeeld over één tot drie keer per week en meer dan drie keer per week.

Biofysische en psychologische stress-indicatoren. Biofysische maatregelen van cortisol en α-amylase niveaus werden gebruikt om veranderingen in niveaus van fysiologische stress te identificeren. Veranderingen in psychologische stress werden geïdentificeerd door middel van het PSQ-instrument.

Effecten van recreatieve site visitatie op cortisol niveaus en α-amylase niveaus
De eerste onderzoeksvraag vroeg of er een verschil in niveaus van cortisol en α-amylase zou zijn als een functie van het type site (bijv. niveau van de natuur). Een gepaarde monster t-toets resulteerde in een significante afname van de speeksel cortisol na een bezoek aan de site a (natuurlijke omgeving) [t31 = 3,26, p < .01, Zie Figuur 2]. Geen significante veranderingen in de niveaus van cortisol werden waargenomen in de site B en C. Bij het vergelijken van proefpersonen in hun cortisol niveaus over alle drie de sites, gaven de resultaten van de ANOVA-test aan dat verschillende sites (niveaus van de natuur) geen algemene significante invloed hadden op veranderingen in cortisol niveaus [F(2, 95 ) = 1,86, p = 0,16] met kleine effect groottes (0,01-0,04).

Meting van veranderingen in de niveaus van stress (pre/post visitatie) met behulp van de niveaus van α-amylase resulteerde in gemengde bevindingen tussen de drie studie locaties. Naar aanleiding van het gebruik gepaarde monster t-tests duiden op significante verhogingen in de niveaus van α-amylase na een bezoek aan site C [t34 = 2,79, p < . 01. Statistische verschillen werden niet waargenomen na visitatie naar sites A of site B. (Zie Figuur 3). Analyse met behulp van ANOVA-technieken gaf aan dat een belangrijk effect van locatie met verschillende locaties een significante invloed had op veranderingen in α-amylase-niveaus [F(2.101)= 3,36, p < 0,05]. Met behulp van Scheffe post-hoc analyse, α-amylase niveaus waren significant hoger na een bezoek aan site C in vergelijking met site B. Er was een gebrek aan significante verschillen op de niveaus van α-amylase bij het vergelijken van bezoekers van site A en site B, of tussen site A en site C. effect maten van (0,03-0.01) werden gevonden en vastbesloten om klein te zijn.

Effecten van recreatieve site visitatie op psychologische stress niveaus
Gepaarde monster t-tests werden toegepast om te vergelijken pre-en post-bezoek van niveaus van psychologische stress tussen de drie sites, respectievelijk. Zoals weergegeven in Figuur 4 en 5, na visitatie naar de drie locaties, werden significante dalingen van de factoren van eisen en zorgen (p < 0,01) waargenomen. Geen significante veranderingen in de factor, spanning, werd waargenomen voor een van de drie locaties. (Zie Figuur 6). Significante verhogingen werden gerapporteerd op sites A en site B voor de factor, vreugde. Er werd geen significante verandering waargenomen voor bezoekers van site C (Zie Figuur 7).

Om te bepalen of welke van de drie locaties effectiever is in het verminderen van de niveaus van psychologische stress, gaven de resultaten van de ANOVA-tests significante verschillen aan tussen de drie plaatsen (p < 0,01) met een post-hoc analyse met behulp van de De methode van scheffe, rapportage van aanzienlijke verhogingen in de vreugde niveaus na een bezoek aan site A, in vergelijking met bezoekers bezoeken sites B en site C. Er zijn geen verschillen gevonden in veranderingen in de niveaus van eisen, zorgenen spanningen (p = 0,27) op drie locaties.

Samenvattend, bezoekers van de site A (meest natuurlijke) rapporteerden significante verlaagde niveaus van cortisol; een verlaging van de biologische stress niveaus suggereren. Bovendien, zoals gemeten door de PSQ, significante afname van de psychologische factoren van de eisen en zorgen, en een aanzienlijke toename van het niveau van vreugde werden waargenomen bij bezoekers van site a. bezoekers van site B (semi-natuurlijk) gerapporteerde dalingen in niveaus van eisen en zorgen, en een verhoogd niveau van vreugde. C (bebouwde omgeving) twee dalingen in het niveau van de eisen en zorgen werden gerapporteerd. Belangwekkend, niveaus van α-amylase aanzienlijk toegenomen na visitatie naar site C. Verder onderzoek is gerechtvaardigd om de invloed van mogelijke factoren te onderzoeken, zoals specifieke activiteit of sociale omgeving, met name op de katalysator, α-amylase.

Figure 2
Figuur 2 : Veranderingen in de niveaus van cortisol na een bezoek aan drie verschillende sites. Deze afbeelding toont de cortisol niveaus van de proefpersonen, gemeten voor en na een bezoek aan drie verschillende locaties die verschillende niveaus van de natuur vertegenwoordigen: sites A, B en C. gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± SD in natuurlijke log schaal. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 3
Figuur 3 : Veranderingen in de niveaus van amylase na het bezoeken van drie verschillende sites. Deze afbeelding toont onderwerpen amylase niveaus gemeten voor en na het bezoeken van sites A, B en C. gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± SD in natuurlijke log schaal. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 4
Figuur 4 : Veranderingen in gepercipieerde niveaus van eisen na een bezoek aan drie verschillende sites. Deze afbeelding toont de niveaus van de eisen van de onderwerpen daalde na het bezoeken van sites A, B en C. gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SD. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 5
Figuur 5 : Veranderingen in de waargenomen niveaus van zorgen na het bezoeken van drie verschillende sites. Deze afbeelding toont de niveaus van zorgen van onderwerpen die zijn gedaald na het bezoeken van sites A, B en C. gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SD. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 6
Figuur 6 : Veranderingen in de waargenomen spanningsniveaus na een bezoek aan drie verschillende sites. Deze afbeelding toont het spanningsniveau van de proefpersonen na het bezoeken van sites A, B en C. gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SD. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 7
Figuur 7 : Veranderingen in de waargenomen niveaus van vreugde na een bezoek aan drie verschillende sites. Deze afbeelding toont de niveaus van de vreugde van de onderwerpen verhoogd na het bezoeken van sites A, B en C. gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SD. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Het doel van deze studie is het identificeren van mogelijke veranderingen in stress met behulp van biofysische en psychologische instrumenten na recreatieve visitatie naar drie verschillende instellingen met verschillende niveaus van de natuur. Zowel cortisol en α-amylase is aangetoond dat betrouwbare indicatoren van niveaus van psychologische stress. De in deze studie beschreven amylase-assay procedure is aangepast aan een 96 well-indeling. Wanneer amylase niveaus in speeksel hoog zijn, extinctie veranderingen snel optreden. Daarom is het van cruciaal belang om het aantal geanalyseerde monsters in één keer te beperken, omdat het aantal monsters dat tegelijkertijd kan worden geanalyseerd beperkt is door hoe snel 2,5 μL van het monster aan elke put kan worden toegevoegd. In deze studie, amylase niveaus werden gemeten in één kolom (acht reacties) op een bepaald moment. Twee belangrijkste systemen zijn betrokken bij de stressrespons, met inbegrip van de hypothalamus-hypofyse-adrenocorticale as (HPA) en het sympatho-adrenomedullaire systeem (SAM). Kirschbaum en Hellhammer14 hebben gemeld dat speeksel cortisol metingen nauw gecorreleerd zijn met serum cortisol niveaus en omvatten minder Hyper-stress complicaties verbonden met bloed bemonsterings technieken. Alpha-amylase is een belangrijk speeksel enzym meestal geassocieerd met sympathische (SAM) stimuli15 en beschouwd als een nuttig meetinstrument voor de evaluatie van het SAM-systeem16.

Hoewel zowel de biofysische als de psychologische maatregelen effectief zijn bij het opsporen van veranderingen in stress niveaus, zijn er in deze studie verschillende problemen aanwezig. Ten eerste was er sprake van een incongruentie tussen de resultaten van de meting van cortisol en α-amylase, met verschillen genoteerd op verschillende locaties. Nater et al.17 meldde dat er weinig bewijs is of de hpa (cortisol) of SAM (amylase) overheersend is tijdens psychologische stress. Een mogelijke verklaring werd gemaakt door Takai et al.18, die suggereerde dat het proces waarbij α-amylase en cortisol de bloedbaan met cortisol in te voeren, wat aangeeft dat een complexer en langdurig systeem in werking is.

Een andere verklaring van de resultaten omvat het niveau en de saliency van stress17. De resultaten suggereren dat acute niveaus van stress resulteren in een grotere associatie tussen cortisol en α-amylase, en meer gematigde niveaus van stress resulteren in meer disassociation. In deze studie, de stress ervaren tijdens recreatieve betrokkenheid worden beschouwd als matig op zijn best. Dus, in studies zoals de hier gepresenteerde, waarin ervaren stress is laag tot matig, verschillen in gemeten niveaus van cortisol en α-amylase moeten worden verwacht.

Een derde variabele die van invloed is op de incongruentie tussen de cortisol-en α-amylase-metingen omvat problemen met de speeksel stroomsnelheid. Er is weinig bewijs over de relatie tussen de speeksel stroomsnelheid, collectie technieken en stress19. In deze studie wordt speeksel verzameld via "drooling" in een reageerbuis. Onderwerpen wordt geadviseerd om niet kauwgom of eten voor het verzamelen van gegevens, maar hoe ijverig ze waren in deze studie naar deze richtlijnen is onbekend. Bovendien kan het gebruik van een spevette apparaat effectiever zijn bij het verzamelen van de benodigde hoeveelheid speeksel binnen een bepaalde tijd. Nater et al.20 heeft gesuggereerd dat er geen verschillen in verschillende biochemische kenmerken kunnen zijn op basis van het gebruik van bekers of spevetten.

Tot slot gebruikt deze studie de "kwijlen" methode van het verzamelen van speeksel zoals beschreven door Granger et al.21. Deze methode voor het verzamelen van speeksel heeft verschillende voordelen ten opzichte van andere benaderingen, maar vereist een competente, compatibele, wakker en capabele deelnemer. Als zodanig worden kinderen onder de leeftijd van zes of oudere proefpersonen doorgaans niet als geschikte respondenten beschouwd. De voordelen van deze methode omvatten een groot monstervolume dat assays voor meerdere markers vergemakkelijkt en het feit dat een ongebruikt monster kan worden bevroren voor toekomstige testen. Bovendien minimaliseert de methode van kwijlen de effecten van stoffen die worden gebruikt om de speeksel stroom te stimuleren, zoals kauwgom en drank mixen.

Een andere methode voor het verzamelen van gegevens omvat het gebruik van katoen pledgets, waarbij het speeksel wordt geabsorbeerd door de pledget en uit het katoen wordt uitgedrukt in een verzamel flacon via centrigugatie. Shirtcliff et al.19 heeft een waarschuwend briefje uitgevaardigd waarin staat dat in bepaalde situaties het filtreren van speeksel door katoen kan leiden tot interferentie in immunoassays. Andere benaderingen zijn het gebruik van filtreerpapier en hydrocellulose microsponzen21. Terwijl elke aanpak specifieke voordelen en nadelen heeft, gezien de grootte van de steekproef gebruikt in deze studie, de kwijlen bemonsteringsmethode werd gekozen.

Concluderend, een opeenstaperend lichaam van onderzoek uit een breed spectrum van disciplines suggereren dat natuurlijke omgevingen positieve effecten op de gezondheid van de mens kunnen hebben6,22. Kenmerkend voor dit soort instellingen zijn parken, greenspaces, tuinen en beboste gebieden. Factoren die zijn gekoppeld aan dit soort gebieden die worden beschouwd als gunstig voor gezondheid23 omvatten verbeterde luchtkwaliteit, verhoogde mogelijkheden voor fysieke activiteit en sociale contact, en verbeterde gevoelens van kwaliteit van leven. Bijvoorbeeld, Gidlow et al.24 vond dat terwijl lichamelijke oefening salutogenic effecten in zowel natuurlijke als stedelijke omgevingen had, natuurlijke instellingen waren vaak effectiever in het verminderen van de niveaus van stress.

Met behulp van een aanpak met meerdere methoden waarbij biofysische metingen van cortisol en α-amalyze en een zelf rapport meten waargenomen niveaus van stress, biedt deze studie extra ondersteuning voor het uitbreidende lichaam van literatuur die suggereert dat natuurlijke instellingen gunstige effecten op gezondheidsgerelateerde kwesties, zoals het verminderen van stress niveaus25,26. Deze studie suggereert ook dat grotere niveaus van de natuur meer uitgesproken potentiële voordelen hebben.

Er zijn verschillende beperkingen in deze studie. De eerste is de getrouwheid van de biofysische gegevensverzameling. Terwijl bezoekers waren bezig met de speeksel collectie tijdens vergelijkbare tijden, namelijk mid-tot laat-middag door de vroege avond, om rekening te houden met de dagactieve cyclus van cortisol, onderzoekers probeerden te identificeren alleen degenen die niet had gegeten iets minder dan 2 h voorafgaand om speeksel te verzamelen. Dit gebeurde via verbale verhoor van wanneer ze laatst ingenomen voedsel hadden. De onderzoekers waren dus afhankelijk van de waarheidsgetrouwheid van de reacties op het onderwerp.

Ten tweede, vanwege de timing van het verzamelen van gegevens, kunnen antwoord-vooroordelen hebben plaatsgevonden binnen deze voorbeelden, die mogelijk anders zijn geweest als de verzameling op een ander tijdstip of door willekeurige selectie is uitgevoerd. Dat is dat personen die elke locatie 's middags of 's avonds hebben bezocht, niet representatief kunnen zijn voor potentiële respondenten die op verschillende tijdstippen een bezoek hebben gebracht.

Tot slot, terwijl de biofysische gegevens werden verzameld en verwerkt via goed erkende procedures, was er geen meting van chronische stress niveaus. In dit geval, toekomstige studies moeten een cortisol meting met behulp van haar monsters of soortgelijke technieken die langetermijnniveaus van stress bepalen voordat de betrokkenheid bij recreatieve activiteiten op verschillende locaties omvatten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs verklaren geen belangenconflicten.

Acknowledgments

Deze studie werd gedeeltelijk gefinancierd door het faculteits onderzoekssubsidie programma (FRGP), gesponsord door de school of Public Health van de Indiana University, Bloomington, IN. De auteurs willen graag Dr. Alison Voight en Melissa page bedanken voor hun redactionele hulp en constructieve opmerkingen.

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

Gedrag probleem 148 α-amylase biomarkers meerdere methoden natuurlijke omgevingen restauratie speeksel cortisol stress
Het meten van biofysische en psychologische stress niveaus na visitatie naar drie locaties met verschillende niveaus van de natuur
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