Uma alternativa ao teste tradicional de prensa fria: o envoltório do braço da prensa fria

Resumo

O teste de prensa fria é uma tarefa clássica de indução de estresse usada em uma ampla gama de pesquisas que examinam a relação entre estresse e cognição, emoção e comportamento. Neste artigo, é apresentada uma alternativa prática e versátil ao teste tradicional de prensa fria: o envoltório de braço de prensa fria.

Resumo

Recentemente, a pesquisa sobre a relação entre estresse e cognição, emoção e comportamento aumentou muito. Esses avanços têm gerado insights sobre questões importantes que vão desde a natureza da influência do estresse sobre o vício¹ até o papel do estresse nas alterações neurais associadas a alterações na tomada de decisão^2,3. Como os tópicos que estão sendo examinados pelo campo evoluem, também devem ser as metodologias envolvidas. Neste artigo é apresentada uma alternativa prática e eficaz a uma técnica clássica de indução de estresse, o teste de prensa fria (CPT): o envoltório de braço de prensa fria (CPAW). CPT normalmente envolve a imersão da mão dominante de um participante em água gelada por um período de tempo⁴. A técnica está associada à ativação robusta do eixo simpatizante-adrenomedullary (SAM) (e liberação de catecolaminas; por exemplo, adrenalina e noradrenalina) e ativação leve a moderada do eixo hipotalâmico-pituitário-adrenal (HPA) com liberação de glicocorticoide associado(por exemplo, cortisol). Embora a CPT tenha sido usada em uma ampla gama de estudos, pode ser impraticável aplicar em alguns ambientes de pesquisa. Por exemplo, o uso de água durante, em vez de antes, da ressonância magnética (RM) tem o potencial de danificar equipamentos sensíveis e caros ou interferir na aquisição de sinal de ressonância magnética. O CPAW é uma alternativa prática e eficaz ao CPT tradicional. Composto por uma lista versátil de componentes baratos e facilmente adquiridos, o CPAW faz uso de gelpacs seguros para ressonância magnética refrigerados a uma temperatura semelhante à CPT em vez de água real. É importante ressaltar que o CPAW está associado a níveis de ativação de SAM e HPA comparáveis ao CPT, e pode ser facilmente aplicado em uma variedade de contextos de pesquisa. Embora seja importante manter protocolos de segurança específicos ao usar a técnica, estes são fáceis de implementar se planejados. Será discutida a criação e o uso do CPAW.

Introdução

A exposição ao estresse está associada à ativação de dois sistemas biológicos responsivos ao estresse: os eixos hipotalâmico-pituitário-adrenal (HPA) e o simpático-adrenomedullary (SAM)⁵. Quando o estresse é de intensidade suficiente para interromper o equilíbrio homeostático de um organismo, o SAM rapidamente desencadeia o aumento da atividade no ramo simpático do sistema nervoso autônomo (ANS). Isso está associado à liberação de catecolaminas (por exemplo, adrenalina e noradrenalina; CA) da medula adrenal e terminais nervosos simpáticos. O aumento dos níveis desses produtos químicos excitatórios está associado a elevações na frequência cardíaca e na pressão arterial que caracterizam a clássica resposta "luta ou fuga"⁶. Embora a ativação subsequente do ANS parassimpático eventualmente iniba essa excitação, neurônios ca ascendentes interligados com estruturas de tronco cerebral contribuem para uma ativação mais lenta do HPA através do hipotálamo e eventual glicocorticoide (ou seja, cortisol em humanos) liberados do córtex adrenal⁷. Compreender a relação entre a modalidade de estresse e a dinâmica específica da resposta ao estresse em si será fundamental à medida que a pesquisa sobre a relação entre o estresse e os correlatos neurais de vários processos psicológicos (por exemplo, memória, aprendizagem e tomada de decisão).

Múltiplas tarefas de indução de estresse foram desenvolvidas para uso em pesquisas laboratoriais. Geralmente, estes podem ser classificados como sistêmicos ( ouseja,representando uma resposta reflexiva a uma ameaça direta ao equilíbrio homeostático) ou processivo/psicogênico (ou seja, necessitando de processamento e avaliação do cérebro antes do engajamento da resposta ao estresse)⁸. Notavelmente, essas duas modalidades de estresse distintas Tarifa associada a padrões diferenciais de ativação de SAM e HPA. O teste de prensa fria (CPT) é um meio comum e bem validado de induzir estresse sistêmico envolvendo a imersão da mão dominante de um indivíduo na água gelada (tipicamente entre 0-5 °C) por um período de tempo^4,9,10. A CPT tem sido utilizada em uma ampla gama de pesquisas que examinam a influência do estresse na memória^11-13, aprendizagem¹⁴e tomada de decisão^15-17. Estudos utilizando CPT como meio de indução de estresse têm, no entanto, rendido resultados mistos em termos de reatividade do cortisol. Os aumentos globais de cortisol leve a moderado foram observados após o CPT^13,18,19,embora a ativação do SAM seja robusta e confiável^4,20. Em contrapartida, estressores laboratoriais processivos como o Trier Social Stress Task (TSST)^21,22, durante o qual os participantes dão um discurso de 5 min seguido por 5 min de aritmética mental enquanto são observados e/ou filmados, foram associados a aumentos de duas a três vezes no cortisol²³.

Para maximizar a ativação do SAM e do HPA, alguns pesquisadores têm tomado a abordagem de combinar CPT com componentes avaliativos sociais semelhantes aos presentes no TSST. Por exemplo, no teste de prensa fria (SECPT) avaliado socialmente, os participantes são solicitados a realizar um CPT tradicional enquanto são gravados em vídeo e assistidos por um experimentador²⁴. Da mesma forma, o Teste de Estresse Agudo de Maastricht integra o SECPT com componentes aritméticos em público e aritméticos mentais do TSST²⁵. Embora essas abordagens representem um avanço significativo na pesquisa de estresse, é importante examinar a influência específica e potencialmente dissociável da ativação do SAM e do HPA sobre as correlações neurais de comportamento, cognição e emoção. Infelizmente, a CPT, envolvendo água, é muitas vezes impraticável de realizar em estudos envolvendo ressonância magnética (RM) a menos que concluída antes da entrada na própria ressonância magnética. Por exemplo, a água derramada pode ser uma ameaça para equipamentos de ressonância magnética sensíveis e caros (por exemplo, a bobina da cabeça) e pode interferir com o sinal de ressonância magnética devido à sua alta densidade de prótons²⁶. Assim, à medida que são necessárias pesquisas envolvendo CPT para uso em contextos de neuroimagem, são necessárias modificações no procedimento tradicional da CPT. Para isso, propõe-se uma alternativa - o envoltório de braço de prensa fria (CPAW).

Em vez de imersão manual em água gelada, o CPAW envolve um envoltório de braço composto de gelpacs seguros para ressonância magnética resfriados a uma temperatura semelhante à CPT tradicional. Além disso, o CPAW é versátil em sua composição a partir de uma simples coleção de componentes comuns. É importante notar que existem preocupações adicionais de segurança no uso do CPAW, pois pode potencialmente ser resfriado a uma temperatura muito menor do que a água líquida. Dito isto, estes podem ser contabilizados com o mínimo esforço por parte do pesquisador. O armazenamento e o uso adequados do CPAW serão demonstrados com especial atenção aos protocolos de segurança.

Protocolo

1. Criação do CPAW

Nota: o CPAW é versátil em seus componentes e construção. Embora este protocolo represente a abordagem tomada pelo autor, abordagens alternativas são possíveis.

1. Afixe de duas a três peças de Velcro (cada uma cerca de 4 em x 1 in) para cada um dos dois gelpacs (6 em x 12 de tamanho) usando cimento de borracha, igualmente espaçado. Deixe 24 horas secar.
2. Obtenha um pedaço de tecido grosso aproximadamente 12 em x 16 em tamanho, dobre em meio comprimento. O exemplo 6 em x 12 em gelpacs será executado longitudinalmente ao longo de cada metade interna do tecido dobrado.
3. Fixar o lado complementar de cada Velcro peça (do passo 1.1) para os lados internos do tecido, espaçados para que eles combinem a colocação da Velcro nos áles. Pode-se utilizar cimento de borracha ou agulha e linha. Isso permitirá que os gelpacs sejam facilmente removidos para limpeza e recolocados para armazenamento.
4. Obtenha duas peças maiores de Velcro (aproximadamente 2 em x 10 in). separar. Corte um lado para cerca de um quarto do seu tamanho original (e descarte o restante) mantendo o outro no original 2 em x 10 de tamanho.
5. Fixar o pequeno pedaço de Velcro na parte frontal e atrás da parte externa do tecido do mesmo lado. Finalmente, afixe a parte mais longa do Velcro aos locais análogos na porção externa do lado oposto do tecido. Depois que isso for concluído, deve ser possível envolver o tecido em torno do antebraço e da mão e fixá-lo no lugar usando as alças Velcro.

2. Precauções de uso e segurança do CPAW

1. Informe os participantes dos estudos que utilizam o CPAW várias vezes, durante o consentimento e antes da administração do CPAW, que eles estão livres para retirar e encerrar o procedimento a qualquer momento. Recomenda-se três declarações de retirada discretas. Além disso, esteja preparado para encerrar o procedimento se o participante ficar angustiado.
2. Exemplo Texto instrutivo: "Neste estudo, podemos pedir que participe de um procedimento de estresse que envolve colocar um envoltório de braço feito de gelpacs frios no braço por um período de tempo. O envoltório foi projetado para ser estressante, e, portanto, será altamente desconfortável. É importante que você entenda que é seu direito terminar o procedimento e experimentar a qualquer momento por qualquer motivo, se o envoltório do braço está atualmente em seu braço ou não. Para fazer isso uma vez na ressonância magnética você pode me dizer verbalmente, você pode chutar seu pé vigorosamente, ou se necessário você pode usar a bola de aperto de emergência que lhe daremos. Me entende? Você está disposto a continuar? Depois disso, é aconselhável que o participante seja lembrado mais duas vezes antes da ressonância magnética com a declaração: "Lembre-se, removeremos o envoltório do braço e terminaremos o experimento a qualquer momento".
3. Armazene o CPAW em um congelador com uma temperatura cuidadosamente monitorada. Se o congelador não puder ser assediado a uma temperatura específica (por exemplo, entre 0-5 °C) e estiver abaixo de 0 °C, dê tempo para o CPAW aquecer a uma temperatura segura (não menos que 0 °C) depois de removê-lo do armazenamento. Caso contrário, existe o potencial para um participante experimentar uma queimadura fria.
4. Antes de empregar o CPAW, cubra os gápris com uma camada de chapas plásticas para evitar contato direto entre os gelpacs e a pele do participante. Meça a temperatura da superfície de cada gelpac (coberto pela folha de plástico) usando um termômetro infravermelho em dois ou três locais ao longo de seu comprimento para garantir uma temperatura segura. Se a temperatura estiver muito baixa, deixe passar mais tempo e medir novamente.
5. Quando a temperatura desejada for atingida, enrole o CPAW em torno do antebraço dos participantes e afixe-o manualmente com as alças Velcro acima mencionadas. Deixe o CPAW no lugar pelo período de tempo desejado (recomenda-se 2 min). Remova-o imediatamente após o pedido do participante ou após esse tempo ter transcorrido.

Resultados

O CPAW foi usado em um estudo publicado anteriormente examinando a influência do estresse agudo no processamento de recompensa neural enquanto os participantes foram submetidos à ressonância magnética funcional²⁷. Trinta e dois participantes (16 mulheres, 16 homens; idade média = 23,41 anos, anos de DP = 4,07) foram aleatoriamente atribuídos entre os sujeitos a um CPAW ou nenhum grupo de controle de estresse (um envoltório de braço composto por toalhas à temperatura ambiente). Uma amostra de cortisol salivar de base foi adquirida no início do protocolo seguida pela aplicação cpaw (ou sem controle de estresse) por 2 min, após a qual uma tarefa comportamental de 10 minutos foi realizada. Após a primeira tarefa comportamental, esse padrão se repetiu - uma segunda amostra de saliva foi adquirida, seguida por CPAW (ou sem controle de estresse) por 2 min, e uma segunda tarefa comportamental de 10 minutos. Uma terceira amostra de saliva foi adquirida após a segunda tarefa comportamental. Em um questionário pós-experimental, os participantes foram convidados a relatar classificações subjetivas de estresse percebido, incluindo como o envoltório do braço os fez sentir (bom a ruim) e quão estressante a experiência foi (alta a baixa) em uma escala likert de 7 pontos.

Em comparação com o grupo sem estresse, os participantes que experimentaram o CPAW relataram o envoltório do braço como se sentindo significativamente mais estressante, t(30) = 3,46, p< 0,01, d = 1,22, e como se sentindo significativamente pior, t(30) = 4,42, p< 0,001, d = 1,56. Três participantes foram excluídos da análise de cortisol salivar, um devido a amostras corrompidas e dois devido à incapacidade de coletar amostras durante o experimento. Assim, foram realizadas análises finais de cortisol em 29 dos 32 participantes (13 sem controle de estresse, 16 CPAW). A área sob a curva com relação ao aumento (AUC_I)foi calculada utilizando-se o método trapezoidal para ambos os grupos (ver Tabela 1 para cortisol salivar médio de cada amostra por grupo experimental em nmol/L)²⁸. Um teste t independente de uma cauda entre o não controle de estresse e o grupo CPAW AUC_I indicou um aumento significativo no cortisol salivar para o grupo CPAW, t(27) = 1,78, p< 0,05, d = 0,69 (Ver Figura 1). Apenas dois participantes apresentaram movimento de cabeça superior a um voxel (ou seja,3 mm), mas ambos estavam no grupo sem estresse. Nenhum participante retirou-se do estudo devido à exposição do CPAW. A análise preliminar de um conjunto de dados adicional fornece suporte convergente para a eficácia do CPAW em termos de ativação do SAM (ou seja, condução da pele)²⁹. Vinte e oito participantes (14 mulheres, 14 homens; idade média = 21,18 anos, anos de DP = 2,97) realizaram um envoltório de braço sem controle de estresse (acima) por 2 minutos seguido de uma tarefa comportamental de 15 minutos. Depois disso, eles realizaram o CPAW por 2 minutos, seguidos por uma segunda tarefa comportamental de 15 min (todos dentro dos sujeitos). Os níveis de condutância da pele (SCL) foram medidos durante cada uma das exposições de envoltório do braço (sem controle de estresse e CPAW) usando um módulo BIOPAC e analisados usando o software AcqKnowledge. A forma média de onda SCL de cada envoltório de braço de 2 min foi calculada (em microsiemens, μs) e normalizada usando uma transformação de raiz quadrada³⁰. Um teste t emparelhado indicou SCL significativamente elevado durante a exposição do CPAW acima do controle de estresse, t(27) = 5,49, p< .001, d = .65 (ver Figura 2).

Mesa 1. Níveis médios de cortisol salivar em nmol/L na linha de base, após a tarefa de executar 1, e após a tarefa executar 2 para CPAW e nenhum grupo de controle de estresse (Mean ± SEM). Adaptado de Porcelli et al. ²⁷ com permissão. Clique aqui para ver imagem maior. 

Figura 1. Área de cortisol salivar sob a curva em relação ao aumento (AUC_I) para CPAW e sem grupos de controle de estresse. Os valores negativos de AUC_I, que indicam uma diminuição líquida do cortisol salivar, foram mantidos como "índice de queda"²⁸. Adaptado de Porcelli et al. ²⁷ com permissão. Clique aqui para ver imagem maior.

Figura 2. Níveis médios de condutância da pele (em microsiemens; μs) durante o CPAW ou sem envoltório de braço de controle de estresse. Clique aqui para ver imagem maior.

Discussão

Neste artigo foi demonstrado uma alternativa ao teste tradicional de prensa fria - o envoltório de braço de prensa fria. CPAW é um procedimento que produz respostas psicofisiológicas e neuroendócrinas de estresse comparáveis ao CPT. Especificamente, foram observados aumentos robustos na ativação do SAM (ou seja,ans simpáticos) e aumentos leves a moderados na atividade hpa(ou seja,cortisol). O CPAW pode ser criado a partir de uma gama de componentes comumente encontrados, e serve como uma alternativa viável ao CPT tradicional (à base de água) uma vantagem adicional do CPAW é que ele pode ser facilmente empregado em contextos de pesquisa onde poderia ser impraticável, mesmo inviável, usar CPT(por exemplo, MrI).

Como mencionado anteriormente, o CPAW requer precauções adicionais de segurança além das associadas à CPT. Os critérios de exclusão (em grande parte compartilhados pela CPT) devem incluir: urticária fria, Doença de Reynaud, aneurisma, gravidez, histórico de doenças cardiovasculares, diabetes, doença reumatológica crônica e anormalidades na pressão arterial não tratadas. Dado que o CPAW pode potencialmente ser resfriado a temperaturas inseguras abaixo da água líquida, a medição rigorosa da temperatura antes da aplicação é fundamental para evitar o risco de lesões dos participantes. Como o aparelho está fisicamente preso ao braço do participante, é vital que fique claro em vários pontos que eles podem encerrar o procedimento a qualquer momento a seu pedido. Além disso, o experimentador deve estar preparado para encerrar o procedimento se o participante ficar angustiado. Assim, o procedimento exige que o pesquisador fique atento em múltiplas frentes.

Existem várias limitações no uso do CPAW. Por exemplo, no contexto dos estudos de ressonância magnética, uma ressonância magnética de curto prazo pode ser necessária, uma vez que a fixação do CPAW a um braço participante pode não ser possível em uma ressonância magnética de longa duração. Dito isto, adaptar o CPAW para uso em um pé ou perna é viável e seria compatível com uma configuração de furo longo. A titulação da temperatura do CPAW a uma temperatura altamente precisa também é difícil. Pesquisas indicam que desvios de até 2 °C estão associados a variações no tempo de tolerância e classificações de dor³¹. Para evitar isso, é aconselhável o uso de um freezer que possa ser resfriado a uma temperatura específica. Além disso, é aconselhável ter um segundo CPAW disponível se o dispositivo será empregado várias vezes em sucessão próxima (para evitar que ele seja aquecido além da temperatura desejada). Embora nos resultados representativos o uso do CPAW não tenha sido associado a aumentos no movimento da cabeça, os pesquisadores devem prestar especial atenção ao movimento da cabeça na configuração fMRI - especialmente se o CPAW estiver sendo aplicado durante (e não antes) da digitalização do FMRI. Enquanto as classificações subjetivas de estresse, a ativação do HPA e do SAM sugerem que o CPAW é um estressor eficaz comparável ao CPT tradicional, as pesquisas futuras devem se concentrar na comparação cuidadosa da extensão da atividade de HPA e SAM com a evocada pelo CPT tradicional, bem como outros índices fisiológicos (por exemplo, frequência cardíaca e pressão arterial).

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
2 Cryo-Max Cold Packs (6 in x 12 in)	Modular Thermal Technologies	n/a	This is an example gelpac – others of a similar size would serve as well.
Infrared Thermometer	Fisher Scientific	02-401-1
Biopac MP150 Data Acquisition System	Biopac Systems, Inc.	MP150
Biopac GSR EDA Galvanic Skin Response Amplifier	Biopac Systems, Inc.	GSR100C
2 Biopac Unshielded Leads	Biopac Systems, Inc.	LEAD110A
2 Biopac disposable Electrodermal Electrodes	Biopac Systems, Inc.	EL507
Salivary Cortisol Enzyme Immunoassay Kit	Salimetrics, LLC.	I-3002	If assaying will not be conducted in-house, only collection supplies below are needed.
Salimetrics Oral Swab	Salimetrics, LLC.	5001.02
Swab Storage Tube	Salimetrics, LLC.	5001.05