Effects of heat on behavioral and physiological mechanisms of the human thermoregulatory system during rest, exercise, and work

Abstract

The aim of this thesis is to extend the current understanding of the impacts of heat stress on human physiology, cognition, behaviour, and capacity to perform physical work. In this respect, we conducted two systematic reviews and collected numerous data from hundreds of individuals who perform physical work in various environments. A series of field observations and interventions followed by experiments in laboratory settings, took place in Cyprus, Denmark, Greece, Qatar, and Spain. Additional datasets were provided from Australia, Canada, Slovenia, and the United States of America. This work led to seven studies which are presented as different chapters of the current thesis. Summarizing, the results of the current thesis show that environmental heat stress affects human health, physiology, cognition, and capacity to perform manual work, leading to significant economic implications which are projected to rise during the next decades. Performing manual work under the sun leads to added heat strain and more compromised cognitive function, even in circumstances when heat exposure is considered to be of the same intensity as performing manual work in shade. Encouraging individuals who perform work in the heat to self-pace must be a key element of any effective heat mitigation strategy. Additionally, interventions such as mechanization, work-rest cycles, hydration strategies, ice slurry consumption, and clothing strategies could play a significant role as a protective barrier against environmental heat stress. The use of appropriate thermal indices could act as an additional proactive measure aiming to protect human health and wellbeing.

Ο σκοπός αυτής της διατριβής ήταν να διευρύνει την υπάρχουσα γνώση στο πεδίο του θερμικού στρες και την αυτού με την ανθρώπινη φυσιολογία, γνωστική λειτουργία, συμπεριφορά και ικανότητα για φυσική δραστηριότητα. Για την επίτευξη του παραπάνω στόχου, διεκπεραιώθηκαν δύο συστηματικές ανασκοπήσεις της υπάρχουσας βιβλιογραφίας και συλλέχθηκε πληθώρα φυσιολογικών δεδομένων από εκατοντάδες άτομα που έκαναν φυσική δραστηριότητα σε διάφορα περιβάλλοντα. Μία σειρά από μελέτες παρατήρησης και παρέμβασης στο πεδίο, καθώς επίσης και εργαστηριακές μελέτες διεξάχθηκαν στην Κύπρο, τη Δανία, την Ελλάδα, το Κατάρ και την Ισπανία. Επιπρόσθετα δεδομένα παραχωρήθηκαν από την Αυστραλία, τον Καναδά, τη Σλοβενία και τις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής. Η δουλειά αυτή οδήγησε στη συγγραφή εφτά μελετών οι οποίες παρουσιάζονται σαν διαφορετικά κεφάλαια της παρούσας διατριβής. Συνοψίζοντας, τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής δείχνουν ότι το περιβαλλοντικό στρες επηρεάζει την ανθρώπινη υγεία, φυσιολογία, γνωστική λειτουργία και την ικανότητα για φυσική δραστηριότητα, οδηγώντας σε σημαντικές οικονομικές επιπτώσεις οι οποίες αναμένεται να αυξηθούν στις επόμενες δεκαετίες. Η εργασία σε περιβάλλον με υψηλή ηλιακή ακτινοβολία οδηγεί σε αυξημένα επίπεδα θερμικής καταπόνησης και μείωση της γνωστικής λειτουργίας, ακόμη και σε περιπτώσεις στις οποίες το θερμικό στρες θεωρείται ίδια έντασης αλλά χωρίς την παρουσία ηλιακής ακτινοβολίας. Η ενθάρρυνση ατόμων που παράγουν έργο στη ζέστη για αυτορρύθμιση της έντασης έχει βαρύνουσα σημασία. Επιπρόσθετα, παρεμβάσεις που στοχεύουν στη μείωση του παραγόμενου έργου (αύξηση της μηχανοποίησης και παραχώρηση διαλειμμάτων), καθώς επίσης και στρατηγικές εν/υδάτωσης, κατανάλωσης τριμμένου πάγου και παραχώρησης κατάλληλου ρουχισμού μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο ως ασπίδα προστασίας κατά του θερμικού στρες. Η χρήση κατάλληλων δεικτών θερμικού στρες θα μπορούσε να δράσει σαν ένα επιπρόσθετο μέτρο πρόληψης στοχεύοντας στην προάσπιση της ανθρώπινης υγείας και ευεξίας.